宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质(zhì)又究竟是什么？人类(lèi)为了寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的证据，科(kē)学家(jiā)们在过去(qù)的(de)几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了(le)超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据(jù)。除了一(yī)个地方，在1687年(nián)出(chū)版的自(zì)然哲学(xué)数(shù)学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时(shí)候，他(tā)们就(jiù)会(huì)知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就(jiù)塞尔维亚女人好追吗，塞尔维亚好找女朋友吗通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引力(lì)定律所取得(dé)重大天(tiān)文成就的(de)例子。但是这些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系统的(de)尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我们上(shàng)升到星系或(huò)者是星团的(de)尺度，事情(qíng)就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里茨(cí)兹(zī)威基(jī)正在研究和(hé)测量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是(shì)一个由数千个星系所组成的(de)巨大星(xīng)系团(tuán)，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚(fù)在一(yī)起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一致(zhì)，就可以确定(dìng)其质量(liàng)的(de)范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测量(liàng)各个(gè)星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测(cè)量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相对(duì)于星系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并(bìng)不(bù)以可见光的(de)形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系团中很(hěn)多(duō)星(xīng)系的速度(dù)比理论上要(yào)快(kuài)得(dé)多(duō)，按照牛(niú)顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系的(de)质量(liàng)所产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的(de)，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了(le)，除非有一种神秘的(de)力量在(zài)起作用，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的(de)质量。只是(shì)当时(shí)的人们对这(zhè)样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运动(dòng)。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行(xíng)速度(dù)就会(huì)越慢。但是他们观测的(de)结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万有引(yǐn)力定(dìng)律，在星系(xì)当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸(xī)引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星(xīng)系(xì)当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如(rú)果出(chū)现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进(jìn)入(rù)其(qí)中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电望远镜测量了距(jù)离星系(xì)中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定律。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也(yě)不例(lì)外(wài)，太阳系位于银(yín)河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么(me)产生(shēng)以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是(shì)存(cún)在着一种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是这些暗(àn)物(wù)质的引力(lì)效应将星系聚集(jí)在了一(yī)起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始，越来越多的(de)研(yán)究人(rén)员开始相(xiāng)信(xìn)暗(àn)物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度(dù)，估算(suàn)在(zài)星系(xì)当中暗物质的(de)质量占(zhàn)整个星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的(de)原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现(xiàn)速(sù)度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银河(hé)系不(bù)多(duō)，但是星(xīng)系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量(liàng)却只有银(yín)河(hé)系(xì)的千分之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星(xīng)系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学家们使用最(zuì)先进(jìn)的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时(shí)的(de)详细测量之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒(héng)星运(yùn)动是可以用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该(gāi)星系的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物(wù)质的假说(shuō)之外(wài)，另一种可能(néng)就是(shì)人类对引(yǐn)力的理解还(hái)不够全(quán)面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系(xì)尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们所理解(jiě)的(de)方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的(de)相互(hù)作用则是不同的(de)方式。对于在星系团之间的(de)相互(hù)作用，科学家(jiā)还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光(guāng)年的规(guī)模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会(huì)产生(shēng)对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现在(zài)的物理定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现也(yě)让很多(duō)人(rén)认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是(shì)在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于(yú)暗物(wù)质存在的其他(tā)的(de)理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大(dà)部(bù)分的质量将位于所有这(zhè)些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量(liàng)区(qū)域到底是不(bù)是集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我们可以明(míng)显地(dì)看到很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本(běn)身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我(wǒ)们地球上(shàng)的(de)观测者之(zhī)间(jiān)。被(bèi)一个质量超级巨(jù)大(dà)的(de)天体遮挡，这个超大质量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的(de)光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的天体可(kě)能是(shì)超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域(yù)并不是在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量(liàng)气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成(chéng)了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团的引力(lì)透(tòu)镜研(yán)究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质塞尔维亚女人好追吗，塞尔维亚好找女朋友吗(zhì)存在的迄今为止最好(hǎo)的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上(shàng)留(liú)下(xià)了(le)各相同(tóng)性的微波辐(fú)射。其中红色(sè)的部分表示(shì)温度(dù)较高(gāo)的(de)区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区(qū)域，但实际(jì)上(shàng)它们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过(guò)对前景背景分离(lí)后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起(qǐ)来不应该是这样的(de)，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变得看起(qǐ)来(lái)“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物(wù)质(zhì)比例(lì)是(shì)一(yī)致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很好地(dì)解释了很(hěn)多(duō)不(bù)同的观(guān)测(cè)结果。而暗(àn)物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与任何其(qí)他的电磁(cí)作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能(néng)够找到这种粒子(zi)的(de)存(cún)在，就相当于(yú)找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的(de)实验方式也不相同。在(zài)过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为了寻找这(zhè)些(xiē)看(kàn)不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过(guò)50次的实验，却没(méi)有任何实质性的(de)发现，除了(le)一个(gè)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(chù)的地下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着地球上(shàng)最大的地(dì)学(xué)实验室，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼高的(de)探(tàn)测器，一直致(zhì)力于寻找暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据(jù)收集，人们发(fā)现了(le)一个有(yǒu)趣(qù)的(de)事情(qíng)。探测率会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是(shì)一(yī)样(yàng)。一些科(kē)学(xué)家(jiā)认为(wèi)这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的方向是(shì)一致(zhì)的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而(ér)在(zài)6月份(fèn)的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完全一致，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流(liú)最快的时(shí)段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信号。当然(rán)也可能有其(qí)他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的数量(liàng)也符合这个(gè)周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一(yī)个(gè)几乎相同的(de)实(shí)验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之(zhī)前(qián)的(de)实验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第(dì)一个实(shí)验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可(kě)以得到相同(tóng)的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是(shì)由于(yú)这(zhè)个实验(yàn)室(shì)刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈(hā)勃(bó)红外仪(yí)器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其(qí)中一个(gè)关键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质背后的(de)奥(ào)秘(mì)，对于(yú)探测(cè)的(de)结果，我(wǒ)们只能拭目(mù塞尔维亚女人好追吗，塞尔维亚好找女朋友吗)以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的(de)效应，这种暗物质效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生(shēng)，或(huò)者说是生命进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如(rú)果这一理论得(dé)到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质(zhì)会不(bù)会意味着人类并(bìng)不孤(gū)单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命(mìng)。当然(rán)，这些推(tuī)论的(de)大前(qián)提是要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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