宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的(de)？为何会存在科学(xué)无法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们(men)在(zài)过去的几十(shí)年当(dāng)中进行了超过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任(rèn)何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它(tā)揭示了(le)宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文学家们(men)发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力定律的(de)时(shí)候，他们就会(huì)知道(dào)，周围一(yī)定有未知的天(tiān)体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过(guò)天王星(xīng)运行轨道的(de)异常，推算并且发现了(le)海(hǎi)王(wáng)星的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的(de)例子。但是这些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星系或者是(shì)星团的尺度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研(yán)究(jiū)和测(cè)量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由(yóu)数(shù)千个星(xīng)系所组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些(xiē)星(xīng)系(xì)被(bèi)引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测(cè)量星系团的质量一(yī)般会使用到两种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要(yào)的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学(xué)质量(liàng)的计算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各(gè)个星(xīng)系相对(duì)于(yú)星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出(chū)来(lái)之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并(bìng)不以可见光的(de)形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的(de)过程(chéng)中(zhōng)，兹威基发现星系团(tuán)中(zhōng)很(hěn)多星(xīng)系(xì)的速度(dù)比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量(liàng)所(suǒ)产(chǎn)生(shēng)的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们(men)早(zǎo)就应该被(bèi)抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的(de)物质。

据(jù)此(cǐ)，兹(zī)维基提(tí)出(chū)了这样部分不可见的(de)暗质，它(tā)不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量(liàng)。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观(guān)测仙女座(zuò)星系中的(de)恒(héng)星运动。理(lǐ)论(lùn)上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保(bǎo)持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中(zhōng)如果没有足够大(dà)的质量来(lái)吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗(àn)物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)。如果出(chū)现异常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的(de)力量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通(tōng)过射电望远镜测(cè)量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河(hé)系的第三(sān)悬臂(bì)之上，距离银(yín)河(hé)系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进行计(jì)算(suàn)，太(tài)阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河(hé)系(xì)旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速(sù)度(dù)，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是这些(xiē)暗(àn)物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越(yuè)多的(de)研究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的(de)存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物(wù)质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新(xīn)的研(yán)究当中(zhōng)，科学家们发现，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上(shàng)的(de)微(wēi)小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学家还发现了(le)一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量(liàng)却(què)只(zhǐ)有银河(hé)系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必(bì)须存在暗物质，否(fǒu)则(zé)就会(huì)分崩离(lí)析。但是科学家们使(shǐ)用(yòng)最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星系中的(de)恒星(xīng)运动(dòng)是可以用(yòng)正常的物(wù)质(zhì)和力学定(dìng)律来解释的。那么又有(yǒu)人提(tí)出(chū)，也许该(gāi)星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成这(zhè)些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能(néng)就(jiù)是人类对(duì)引力的理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力(lì)很可(kě)能在不同(tóng)尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作(zuò)方式是不(bù)同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按(àn)照我们所(suǒ)理解的(de)方式运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则(zé)是不(bù)同的(de)方(fāng)式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用(yòng)，科(kē)学家(jiā)还引入了(le)外部(bù)场(chǎng)效应(yīng)的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光(guāng)年的(de)规模上，巨(jù)大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意(yì)味(wèi)着我们需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗物质存在的(de)其(qí)他的(de)理论证据，这(zhè)些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解(jiě)释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似(shì)这样的(de)星(xīng)团，它们大部(bù)分的(de)普(pǔ)通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦(wéi)伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形变。其实这些星(xīng)系本身并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题(tí)，而(ér)是这样极(jí)遥远(yuǎn)的(de)天(tiān)体和我们(men)地球上(shàng)的观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释(shì)方(fāng)法就(jiù)是当星团发生全部(bù)的(de)碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质量(liàng)气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研究也(yě)被(bèi)认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿(yì)年之后(hòu)，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下(xià)了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质(zhì)的(de)增加(jiā)，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通(tōng)物质(zhì)的5倍。这个数字与解(jiě)释星系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了(le)很多不同(tóng)的(de)观测结果。而暗物(wù)质的(de)本(běn)质(zhì)就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的(de)粒子，它(tā)们(men)不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作(zuò)用。所以如(rú)果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒(lì)子所需(xū)要的(de)实验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会(huì)与常规物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的(de)实验，却没有任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着(zhe)地(dì)球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到了(le)某种信号。经过了20多(duō)年的数据(jù)收集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最低，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为这可能是人类发(fā)现暗(àn)物质的(de)第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行(xíng)移(yí)动，那么如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程中(zhōng)会产(chǎn)生(shēng)相(xiāng)应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳(yáng)环绕银(yín)河系的(de)方向是一(yī)致(zhì)的，而另(lìng)外半(bàn)年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全(quán)一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的(de)平面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但(dàn)是这并不影响这个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此科学(xué)家认为这可(kě)以(yǐ)用(yòng)来(lái)解释(shì)，研究人(rén)员(yuán)们所(suǒ)观测到(dào)的周期(qī)性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异(yì)也可能(néng)是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的(de)水(shuǐ)分(fēn)、高山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量也符(fú)合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一(yī)个几乎相同(tóng)的实(shí)验(yàn)室，这里的(de)季节与之(zhī)前的(de)实验(yàn)室(shì)正好相反，而在(zài)这里，地(dì)球穿过暗(àn)物质(zhì)流的(de)运动特征和(hé)第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的信号(hào)，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物(wù)质所(suǒ)存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个女生冷淡考验一般多久，女孩考验男生的10个套路实(shí)验室刚刚(gāng)建(jiàn)成(chéng)不(bù)久，所(suǒ)以截至目(mù)前还(hái)无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的用途就是(shì)探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们(men)只能(néng)拭目(mù)以待了。费米实(shí)验室粒子(zi)天体物(wù)理中心的(de)科(kē)学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们(men)极有可能(néng)拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命(mìng)的(de)诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进化的(de)一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人(rén)类并不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推(tuī)论的大(dà)前(qián)提是要先找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们(men)，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢(huān)请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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