宇宙是“人(rén)为制(zhì)造(zào)”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物质又究(jiū)竟是什(shén)么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质存在的证据(jù)，科学(xué)家(jiā)们在过去的几十(shí)年当中进(jìn)行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的(de)有效证据。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运动的(de)规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运(yùn)行轨道出(chū)现异常，不(bù)符合(hé)万(wàn)有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海(hǎi)王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应用万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我们上升(shēng)到星系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系团的(de)质量(liàng)。这是一(yī)个由数(shù)千个星系(xì)所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引力束(shù)缚在一(yī)起。测量星(xīng)系(xì)团的质量一般(bān)会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需(xū)要的(de)数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用(yòng)光(guāng)谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的各(gè)个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可(kě)见光的形式所存在，我(wǒ)们无公务员职级并行后,正处几年可以晋升副厅级，公务员职级并行副处几年可以一级调研员法(fǎ)看到。最(zuì)诡异(yì)的(de)是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速(sù)度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见星系的质量(liàng)所产生的(de)引(yǐn)力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们(men)早就应该(gāi)被(bèi)抛出(chū)星系(xì)团之外(wài)了(le)，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部分不可(kě)见的暗(àn)质，它不(bù)发散光(guāng)、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的(de)质量(liàng)。只是当时的(de)人(rén)们对这样(yàng)的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾和肯公务员职级并行后,正处几年可以晋升副厅级，公务员职级并行副处几年可以一级调研员特(tè)福特(tè)在观(guān)测(cè)仙女座(zuò)星(xīng)系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论上来(lái)说，距离中(zhōng)心越远的(de)恒(héng)星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系(xì)当(dāng)中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的质量来吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基(jī)于这种现象，科学家们(men)会使用一种(zhǒng)相对标准的(de)方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离(lí)星系(xì)中(zhōng)心的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如(rú)果出(chū)现(xiàn)异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度(dù)并(bìng)不符合(hé)牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远远大(dà)于理论(lùn)速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速(sù)度的原因很可能就是(shì)存在(zài)着一种我们(men)看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的(de)引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越多的(de)研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学(xué)家根据(jù)星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的(de)速度(dù)，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物(wù)质的质量占整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可以解释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科学(xué)家(jiā)们发现(xiàn)，几乎(hū)没(méi)有(yǒu)引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速度上(shàng)的微小差异(yì)。另外，天(tiān)文(wén)学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当(dāng)中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河(hé)系的(de)千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须(xū)存在暗(àn)物(wù)质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细(xì)测量(liàng)之后，发现星系中的(de)恒(héng)星(xīng)运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它的(de)附(fù)近没有任何星系(xì)存在(zài)。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的(de)理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可能在不(bù)同(tóng)尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们(men)的(de)轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解的方(fāng)式运动。但是(shì)上升到(dào)星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互(hù)作用，科(kē)学(xué)家(jiā)还引入了外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光(guāng)年(nián)的规模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意味着我们(men)需要(yào)对(duì)现(xiàn)在的物理定(dìng)律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗(àn)物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物(wù)质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德理论所没(méi)法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的(de)普通(tōng)质量都(dōu)在星系的气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气(qì)体的(de)相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹(dàn)星系团大部分的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的(de)中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证它的(de)质量(liàng)区域(yù)到底是不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了(le)宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明(míng)显地(dì)看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本(běn)身并不(bù)是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了(le)什么(me)问题(tí)，而是(shì)这样极遥远的天体和(hé)我(wǒ)们地球(qiú)上的观测(cè)者(zhě)之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的(de)东西的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远星系的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发(fā)现它的大质量区域并不是(shì)在(zài)中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就(jiù)是当星团(tuán)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，暗(àn)物(wù)质则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在(zài)宇(yǔ)宙空间背景上留下(xià)了各相同性的(de)微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上(shàng)它(tā)们之间(jiān)的温差只有万分(fēn)之一。

科(kē)学(xué)家们通过对(duì)前景背景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和(hé)标记(jì)之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射(shè)的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解(jiě)释(shì)星(xīng)系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意(yì)味着。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论(lùn)框架，就很好地解(jiě)释(shì)了很多不同(tóng)的观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其他的电(diàn)磁作(zuò)用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学(xué)家们(men)已经提出了数十(shí)种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子(zi)所需要(yào)的实验方式也(yě)不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物(wù)质相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已经进(jìn)行了(le)超过50次的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的(de)地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年(nián)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(rén)们发现了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什(shén)么(me)暗物质(zhì)会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质(zhì)流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银(yín)河系的方向是一致(zhì)的，而(ér)另外(wài)半(bàn)年(nián)则(zé)与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份(fèn)的时候(hòu)，地球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完全一致(zhì)，这(zhè)是(shì)理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际(jì)的情(qíng)况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对(duì)银河系的平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是(shì)这(zhè)并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学(xué)家(jiā)认为(wèi)这可以用(yòng)来解(jiě)释，研究人员们所观测到的(de)周期性信(xìn)号。当然(rán)也可能(néng)有其他的(de)情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季(jì)节与(yǔ)之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球(qiú)穿过(guò)暗物质流的(de)运动特(tè)征和第(dì)一个实验室是一样的(de)。

因此，如(rú)果(guǒ)在(zài)这里可以得到相同的信号(hào)，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物(wù)质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈(hā)勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的(de)宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘(mì)，对于探测(cè)的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米(mǐ)实(shí)验室(shì)粒(lì)子天体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命(mìng)进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得(dé)到进一(yī)步的证实(shí)，那么遍布(bù)宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质会(huì)不会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单呢(ne)？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的(de)行星上，暗物质正在(zài)通过(guò)这(zhè)样的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提(tí)是要先找到暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是我更新的动力！

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