宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会(huì)存在(zài)科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么(me)？人类(lèi)为了(le)寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十(shí)年当中进行了超过50次的(de)长期实验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何(hé)的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表了(le)万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律。往(wǎng)后(hòu)的七月既望是什么意思，壬戌之秋,七月既望是什么意思几百年来，当天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他(tā)们就会(huì)知(zhī)道，周围一定(dìng)有未知的天体(tǐ)通过引力(lì)在(zài)摄动它(tā)的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推(tuī)算并且发现了(le)海王(wáng)星的(de)存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天(tiān)文(wén)成(chéng)就的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系统的(de)尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们(men)上升(shēng)到星系或者(zhě)是(shì)星团的(de)尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和(hé)测量后(hòu)发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系团的质量一(yī)般会使(shǐ)用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要(yào)的数据(jù)是测量(liàng)各个星系(xì)的光度。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的(de)计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系(xì)团中的各(gè)个(gè)星(xīng)系相对于(yú)星系团的运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的速度比理论上(shàng)要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的(de)质(zhì)量(liàng)所产(chǎn)生的引力是无法将它(tā)们(men)束缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星系(xì)团之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部(bù)分(fēn)的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在观(guān)测仙女(nǚ)座星(xīng)系(xì)中的(de)恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行速度(dù)就会越慢(màn)。但是他(tā)们观(guān)测(cè)的结果却让人感(gǎn)到(dào)不可(kě)思议(yì)。

随(suí)着与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星(xīng)的(de)旋(xuán)转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学家(jiā)们会(huì)使用一种相对(duì)标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释暗物(wù)质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系(xì)中(zhōng)心更远距(jù)离的(de)氢(qīng)元(yuán)素，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的第(dì)三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行计(jì)算，太阳系的运行速(sù)度应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很可能就是存(cún)在着一种我们看(kàn)不到的物质，是(shì)这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的(de)研究人(rén)员开始相信(xìn)暗物质的(de)存(cún)在。科学(xué)家根(gēn)据(jù)星系(xì)外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的(de)质量占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现(xiàn)速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距(jù)离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银(yín)河系不多(duō)，但(dàn)是(shì)星系当中存在的(de)恒星数(shù)量却只有银河系(xì)的千分(fēn)之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在(zài)暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了40个小时的(de)详细测量(liàng)之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可(kě)以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说(shuō)之外，另一(yī)种可能(néng)就(jiù)是人类对引(yǐn)力(lì)的理(lǐ)解还不够全(quán)面(miàn)，引力很可(kě)能在(zài)不同尺度空间中的(de)工(gōng)作(zuò)方(fāng)式是不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系(xì)尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的(de)相互作用(yòng)则是(shì)不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了外(wài)部场效应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的物理定律进(jìn)行(xíng)修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让(ràng)很(hěn)多人认(rèn)为暗(àn)物(wù)质假说理论就(jiù)此终结(jié)。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的(de)理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似(shì)这样(yàng)的星团，它们大部(bù)分的普通质(zhì)量都在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温度的(de)急剧(jù)升(shēng)高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将(jiāng)位(wèi)于所有这些气(qì)体(tǐ)所在的(de)中间区域(yù)。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底(dǐ)是(shì)不(bù)是集中在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯(sī)韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清(qīng)照片，在(zài)照片中我(wǒ)们可(kě)以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本(běn)身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系(xì)的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超(chāo)大质量的黑洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对(duì)子(zi)弹(dàn)星(xīng)系(xì)团观测的时候(hòu)，发(fā)现它的大质量区(qū)域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好(hǎo)的解释方(fāng)法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物(wù)质(zhì)则直接通过了这个区(qū)域(yù)，并在两边(biān)形成了引力透镜。对(duì)子(zi)弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认(rèn)为是暗物质存(cún)在的迄今(jīn)为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终(zhōng)于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们(men)之间的(de)温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的(de)二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗(àn)物(wù)质，图形看起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们(men)需要的暗物质(zhì)大约是(shì)普通物质的5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释星系(xì)当中恒星运动所需(xū)要的暗物(wù)质比(bǐ)例(lì)是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论(lùn)框架，就很好地解(jiě)释了很多不(bù)同的(de)观(guān)测结果。而暗(àn)物质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们不参与任何(hé)其(qí)他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科(kē)学家们已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些(xiē)不(bù)同(tóng)的目标(biāo)粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人(rén)类(lèi)为了寻(xún)找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行(xíng)了超过50次的(de)实(shí)验，却没(méi)有任何实质性的发现，除(chú)了(le)一个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最大(dà)的地(dì)学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家(jiā)声称观测到了(le)某种(zhǒng)信号。经(jīng)过了(le)20多年的(de)数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达(dá)到峰值，然(rán)后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年都是(shì)一样。一(yī)些科(kē)学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度(dù)信号(hào)呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在(zài)以220公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)着银(yín)河系进行移动，那(nà)么如果暗(àn)物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样(yàng)的速度(dù)在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在(zài)6月份的时(shí)候，地球(qiú)与太阳的方(fāng)向正好达到完全(quán)一(yī)致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物(wù)质流最快(kuài)的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的(de)情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这(zhè)并(bìng)不影响这(zhè)个(gè)理论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这(zhè)可以用(yòng)来解(jiě)释，研究人(rén)员们所(suǒ)观测(cè)到的周期性信号。当然也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的数量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们(men)又在(zài)南半球建立了(le)一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室(shì)是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了。但是(shì)由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无(wú)法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希(xī)格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提(tí)供(gōng)的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远镜其(qí)中一(yī)个关键的用途就是(shì)探索(suǒ)暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物(wù)理(lǐ)中心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重要(yào)因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得到进一步(bù)的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗(àn)物质会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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