宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什(shén)么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中(zhōng)进行了(le)超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自然哲学数(shù)学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规(guī)律(lǜ)。往后的(de)几百年来，当天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常，不(bù)符(fú)合万有引(yǐn)力(lì)定律的(de)时(shí)候，他(tā)们(men)就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星(xīng)运行轨道(dào)的异常，推算并且(qiě)发现了海(hǎi)王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是应用(yòng)万有引力定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们(men)上升到星系或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发星系团的(de)质量。这是一个由数(shù)千(qiān)个(gè)星系(xì)所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚(fù)在一起。测量星系团的(de)质(zhì)量一般会使用到(dào)两种方(fāng)法，当两种方法结(jié)果一致(zhì)，就可(kě)以确(què)定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第(dì)二(èr)种是动力学质量(liàng)的计算，是(shì)利(lì)用光谱红移(yí)测(cè)量(liàng)星系(xì)团(tuán)中的各个星系相对于星系(xì)团(tuán)的运动速(sù)度。当测量(liàng)结果(guǒ)出(chū)来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的(de)质量(liàng)消失(shī)了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测(cè)量速度的过(guò)程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力是无法将它(tā)们(men)束缚在(zài)星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除(chú)非(fēi)有一种神秘的力(lì)量在(zài)起作用(yòng)，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据(jù)着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒(héng)星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速(sù)度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足够(gòu)大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种相对标准的(de)方法(fǎ)来解释暗物质(zhì)的(de)存(cún)在，这(zhè)种方法(fǎ)就(jiù)是测量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果(guǒ)出(chū)现异常(cháng)的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转速度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定(dìng)律进(jìn)行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳(yáng)系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转，这个实(shí)际(jì)速度(dù)远远大于(yú)理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度(dù)的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看不到的(de)物质(zhì)，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始(shǐ)，越(yuè)来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科(kē)学家(jiā)根据星系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算(suàn)在星系当中暗物质(zhì)的(de)质(zhì)量占整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可(kě)以(yǐ)解释(shì)这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科(kē)学家们(men)发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也(yě)会出(chū)现(xiàn)速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天文学家还(hái)发现了(le)一个反常(cháng6千克等于多少斤 6千克是多少磅)的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银(yín)河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒(héng)星数(shù)量却只有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星(xīng)系必(bì)须(xū)存(cún)在暗物质，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家(jiā)们使用最先(xiān)进的望远镜对其(qí)进行了(le)40个小时(shí)的详细(xì)测(cè)量之后(hòu)，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正常的物(wù)质和力学(xué)定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附(fù)近的(de)另(lìng)一(yī)个大(dà)星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造(zào)成这些现象的除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不同(tóng)尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方式是不同的(de)，这意味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们所理解的(de)方(fāng)式运动。但是上升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的相互(hù)作(zuò)用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是(shì)在数百万光年的规(guī)模上，巨大(dà)的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的(de)效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着(zhe)我们(men)需要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大部分(fēn)的普通质量(liàng)都(dōu)在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部(bù)分的质(zhì)量将位于(yú)所有这(zhè)些气体所(suǒ)在的(de)中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来(lái)验证它(tā)的(de)质量区域到底是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到(dào)很多星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的形变。其实(shí)这(zhè)些星系(xì)本身(shēn)并不是真的(de)被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯(bó)望(wàng)远镜(jìng)出了什么(me)问题(tí)，而(ér)是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上(shàng)的(de)观测者之间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大(dà)的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这(zhè)个(gè)超大质量的(de)东西(xī)的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体(tǐ)可能是(shì)超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子(zi)弹6千克等于多少斤 6千克是多少磅星系(xì)团(tuán)观测的时候，发现它的大质量(liàng)区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体(tǐ)被(bèi)卡在了(le)中间，暗物(wù)质则直接通(tōng)过了(le)这个区域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这(zhè)些(xiē)光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景上留(liú)下了各相同性的(de)微波辐射。其(qí)中红色(sè)的部(bù)分表示(shì)温(wēn)度(dù)较(jiào)高的(de)区域(yù)，蓝(lán)色则表示相对较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它(tā)们之(zhī)间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离后的二(èr)值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)没有暗物(wù)质，图(tú)形看起(qǐ)来(lái)不应该是这样的，而(ér)随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙(zhòu)微波(bō)背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与解释星系(xì)当中恒(héng)星运(yùn)动所需(xū)要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一(yī)个简单(dān)的理论框(kuāng)架(jià)，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很多不同(tóng)的观测结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存(cún)在(zài)着某种类型的粒(lì)子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当(dāng)于(yú)找到(dào)了(le)暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什么？科学家们(men)已经提出了(le)数十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实验方式(shì)也不(bù)相同。在过去(qù)的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的(de)实验，却(què)没有(yǒu)任何(hé)实质性的发现，除了一(yī)个地方，意(yì)大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大(dà)的地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测器，一直致(zhì)6千克等于多少斤 6千克是多少磅力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在(zài)20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直(zhí)接证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物(wù)质会产生周期性(xìng)的年度信号呢(ne)？刚才(cái)我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳(yáng)环(huán)绕银河(hé)系的方向是一致的，而另(lìng)外半年(nián)则与之相反。

而在(zài)6月份(fèn)的时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影响这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学家认为这可(kě)以(yǐ)用来(lái)解(jiě)释，研究(jiū)人员(yuán)们所观测(cè)到的周期(qī)性信(xìn)号。当然也(yě)可(kě)能有其他(tā)的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异也(yě)可(kě)能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高(gāo)山(shān)上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过(guò)暗物质(zhì)流的运动特征(zhēng)和第一个实验(yàn)室是一(yī)样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可以得到(dào)相同的信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的非(fēi)常有力的证(zhèng)据(jù)了(le)。但(dàn)是由于(yú)这(zhè)个实验室(shì)刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的(de)用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体(tǐ)物(wù)理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在，它们(men)极有可能(néng)拥(yōng)有另一种神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的(de)诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命(mìng)进(jìn)化的(de)一(yī)个重要因素。

如(rú)果这一(yī)理论(lùn)得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的(de)暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落的(de)行星(xīng)上，暗物质正在通过(guò)这样(yàng)的(de)效应(yīng)创造生命。当然，这些推(tuī)论的(de)大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们(men)觉得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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