宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟是什(shén)么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的(de)长期实验，但是却没有发(fā)现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了(le)宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规律(lǜ)。往后(hòu)的(de)几百年来，当(dāng)天文学家(jiā)们发现某些天(tiān)体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围(wéi)一(yī)定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的(de)轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发(fā)现(xiàn)都是应用(yòng)万有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒(héng)星系统的尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们(men)上(shàng)升到星系或者是星(xīng)团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星系团的质(zhì)量(liàng)。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨(jù)大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的(de)范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的(de)数据是测量各个星(xīng)系的(de)光(guāng)度(dù)。

第二(èr)种是动力(lì)学质(zhì)量的计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移(yí)测量星系团中的各个(gè)星系(xì)相对于(yú)星系团的运动(dòng)速(sù)度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团有99%的(de)质量消失了(le)，或者说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光的(de)形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量(liàng)速度(dù)的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在(zài)星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力(lì)量(liàng)来(lái)源(yuán)于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只是(shì)当(dāng)时(shí)的人们对这(zhè)样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再(zài)一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感到(dào)不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心(xīn)距离的(de)增(zēng)加(jiā)，恒(héng)星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果没有足够大的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种现象，科(kē)学家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对(duì)标准(zhǔn)的(de)方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离(lí)，以(yǐ)及(jí)在(zài)Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)。如果出现异常(cháng)的结果，就(jiù)认为(wèi)是(shì)由(yóu)暗(àn)物质的(de)力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢(qīng)元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的(de)太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河(hé)系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力定律进(jìn)行计算，太阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因很可(kě)能就(jiù)是存(cún)在着(zhe)一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的(de)引力效应将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物(wù)质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算在星系(xì)当中暗物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个(gè)星(xīng)系(xì)质量的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可以解释这个现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新的(de)研究当中，科(kē)学(xué)家们(men)发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的(de)遥(yáo)远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会(huì)出(chū)现(xiàn)速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星(xīng)系必须存在(zài)暗物质，否则(zé)就(jiù)会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最(zuì)先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以用正常的物质(zhì)和力(lì)学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解释(shì)的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何星系存(cún)在。造(zào)成这些现象的(de)除(chú)了暗物质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是(shì)人类对(duì)引力的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中的工作方式是不(bù)同的，这意味帧率是高好还是低好，王者帧率是高好还是低好着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解的方式运动。但(dàn)是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的(de)相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是(shì)在(zài)数百万光年的(de)规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成(chéng)立，这(zhè)意(yì)味着我们(men)需(xū)要(yào)对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质量都在星(xīng)系(xì)的(de)气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温度的(de)急(jí)剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在(zài)理论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所(suǒ)在的(de)中间区域。那(nà)么我们通过什(shén)么来(lái)验证它的(de)质量区域到底是(shì)不是(shì)集中在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭曲(qū)了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是(shì)这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大(dà)质量的东(dōng)西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天(tiān)体可能是(shì)超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们(men)对(duì)子弹星系团观(guān)测的时(shí)候(hòu)，发现它的(de)大(dà)质量区域并不是在中间，而(ér)是(shì)在两侧。所以最(zuì)好的解释方(fāng)法就(jiù)是当星团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子(zi)弹星系团的引力(lì)透(tòu)镜(jìng)研究(jiū)也被认为是暗物质存(cún)在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除(ch帧率是高好还是低好，王者帧率是高好还是低好ú)此之外(wài)，还有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的(de)微波辐射。其(qí)中(zhōng)红(hóng)色(sè)的部(bù)分表示温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对(duì)较冷的区(qū)域，但实际(jì)上它们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学(xué)家们通(tōng)过(guò)对前景背景分离(lí)后的二值图像(xiàng)进行连(lián)通域提(tí)取和(hé)标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有暗(àn)物质，图形看起来不应该(gāi)是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的(de)幅(fú)度会减小，才(cái)变(biàn)得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们(men)需要(yào)的暗(àn)物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的暗物质比例是(shì)一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解(jiě)释了很多(duō)不同的观测(cè)结果。而暗物质(zhì)的(de)本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着(zhe)某种类型的粒子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学(xué)家们已经提(tí)出了数(shù)十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们已经进(jìn)行了(le)超过50次的实(shí)验，却没有任何实(shí)质性的发现，除了(le)一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地(dì)下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上最大的(de)地学实验(yàn)室，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探(tàn)测器(qì)，一(yī)直(zhí)致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的(de)科学(xué)家声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们发(fā)现了一个有趣的事(shì)情。探测率会在每(měi)年(nián)的(de)6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科(kē)学家认为这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物质(zhì)的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产生帧率是高好还是低好，王者帧率是高好还是低好(shēng)周期(qī)性的(de)年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银(yín)河(hé)系进行移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在以这样(yàng)的速(sù)度在穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太(tài)阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有半年的时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)正好(hǎo)达到(dào)完全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好达(dá)到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对(duì)银河系的平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论的(de)有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学(xué)家认为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所观(guān)测(cè)到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其(qí)他的(de)情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差(chà)异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连(lián)意(yì)大利游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个(gè)周(zhōu)期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了(le)一(yī)个几(jǐ)乎相同(tóng)的(de)实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存(cún)在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于(yú)这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相(xiāng)应的(de)数据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台(tái)新(xīn)的望远镜(jìng)，这台太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供(gōng)的视野(yě)是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗(àn)物(wù)质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以待(dài)了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心(xīn)的(de)科(kē)学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质会不会意(yì)味着人类(lèi)并(bìng)不(bù)孤单呢(ne)？或(huò)许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)某个(gè)角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先(xiān)找到暗物(wù)质存在的(de)实(shí)际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

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