宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学(xué)无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了(le)寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据，科学家们(men)在(zài)过去的几十年当(dāng)中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却没有发现任(rèn)何的(de)有(yǒu)效证据。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发(fā)表了(le)万有引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万(wàn)有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力(lì)在(zài)摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年(nián)，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通过天(tiān)王(wáng)星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大(dà)天文(wén)成就的(de)例子。但是这些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可(kě)当我们(men)上升(shēng)到星系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在(zài)一(yī)起。测量星系团(tuán)的质量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度(dù)学的质量(liàng)"，需(xū)要的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系(xì)团(tuán)的运动速度(dù)。当测量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系(xì)团(tuán)中很多(duō)星系(xì)的速度比理论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星(xīng)系的(de)质(zhì)量所产生的(de)引力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有一(yī)种神秘的(de)力量在(zài)起作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部(bù)分的(de)质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一(yī)次(cì)出(chū)现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心越远的(de)恒星(xīng)在(zài)其轨道(dào)上的运行速(sù)度(dù)就会越慢(màn)。但是(shì)他(tā)们(men)观测的结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出(chū)现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距(jù)离的氢元素(sù)，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也(yě)不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有引力(lì)定(dìng)律进行计(jì)算，太(tài)阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实(shí)际(jì)速度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么产(chǎn)生(shēng)以(yǐ)上这种向(xiàng)心(xīn)加(jiā)速度(dù)的原因很可能就是(shì)存在着(zhe)一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将(jiāng)星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人(rén)员开始相信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的(de)质量(liàng)占整个星(xīng)系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一可以解(jiě)释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新的研究(jiū)当(dāng)中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出(chū)现速(sù)度上的微小差异(yì)。另外，天文(wén)学家还发现(xiàn)了(le)一个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大(dà)约(yuē)2鬼吹灯真正的作者不敢承认，鬼吹灯真正的尸仙.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系不多(duō)，但是星系当中存(cún)在(zài)的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先(xiān)进的望远镜对其进(jìn)行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运动是(shì)可以用正常的物质和力学(xué)定(dìng)律来(lái)解释的(de)。那么又有人提出，也(yě)许该星系的(de)暗物(wù)质(zhì)，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近(jìn)没有任何星系(xì)存(cún)在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就是(shì)人类(lèi)对引力的理解还(hái)不(bù)够(gòu)全(quán)面，引力(lì)很可(kě)能在不同尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系(xì)尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的(de)方式运动。但是上升到星系(xì)和(hé)星团的尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用(yòng)则是(shì)不同的方式(shì)。对于在星(xīng)系团之(zhī)间的相互作用，科学家还(hái)引入了外部场(chǎng)效(xiào)应(yīng)的概念，指的(de)是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们(men)需要对现在(zài)的物理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些(xiē)发(fā)现也让很多(duō)人(rén)认(rèn)为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存(cún)在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年的子弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类(lèi)似这样(yàng)的(de)星团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质量都在星系的(de)气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作(zuò)用(yòng)就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在(zài)理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区(qū)域。那(nà)么我们通(tōng)过(guò)什么来验证它(tā)的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张(zhāng)全彩的(de)高清(qīng)照片，在(zài)照片中我们(men)可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨大的(de)形变(biàn)。其实(shí)这些星(xīng)系本身并不是(shì)真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题(tí)，而是这样极(jí)遥(yáo)远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上(shàng)的观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到(dào)的(de)质量气体被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质则(zé)直接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为(wèi)是暗物质(zhì)存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当(dāng)中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万分之一(yī)。

科(kē)学(xué)家(jiā)们通过对前景(jǐng)背景分离(lí)后(hòu)的(de)二值图(tú)像进行(xíng)连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物(wù)质(zhì)，图(tú)形看起来(lái)不应(yīng)该是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值(zh鬼吹灯真正的作者不敢承认，鬼吹灯真正的尸仙í)，我们(men)需要(yào)的暗物(wù)质(zhì)大约(yuē)是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物(wù)质比例(lì)是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个(gè)简单的(de)理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就是(shì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互(hù)作(zuò)用。所(suǒ)以如果能(néng)够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)的(de)存在，就(jiù)相当(dāng)于找到(dào)了(le)暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科(kē)学家们已经提(tí)出了(le)数十种的假想(xiǎng)目标，而(ér)要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要(yào)的(de)实(shí)验方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的(de)实(shí)验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层楼(lóu)高的(de)探测(cè)器，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的(de)事情。探(tàn)测率会在每(měi)年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学(xué)家认为(wèi)这可(kě)能是人类发现暗物质的第一(yī)个直(zhí)接证据(jù)。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期(qī)性的(de)年(nián)度(dù)信号呢？刚(gāng)才(cái)我们(men)讲了太(tài)阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程(chéng)中会(huì)产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向(xiàng)与(yǔ)太(tài)阳环绕银河(hé)系的方(fāng)向是(shì)一致的，而另外半年则(zé)与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的(de)方向正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质(zhì)流最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管在实际(鬼吹灯真正的作者不敢承认，鬼吹灯真正的尸仙jì)的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系(xì)相(xiāng)对银河(hé)系的平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影响(xiǎng)这个(gè)理论的(de)有效性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期(qī)性信号。当然(rán)也可能有其(qí)他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度周期(qī)信(xìn)号(hào)的差(chà)异也可(kě)能(néng)是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山(shān)上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游客的数量也(yě)符合(hé)这(zhè)个周期的(de)规律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南(nán)半(bàn)球建立了一个(gè)几乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里的季节与之前(qián)的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里可以(yǐ)得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的(de)非常有(yǒu)力的证据了。但(dàn)是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截(jié)至目前还无(wú)法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野是(shì)哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如(rú)果暗物质存(cún)在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种神秘的(de)效应，这(zhè)种暗(àn)物(wù)质效应(yīng)，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并(bìng)不孤单呢(ne)？或(huò)许在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落(luò)的行星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过(guò)这样的(de)效应创造(zào)生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到底存(cún)不(bù)存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的(de)动力！

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