宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科学无(wú)法(fǎ)解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家们(men)在(zài)过去奶茶色口红适合什么肤色的人，肉桂奶茶色口红适合什么肤色的几十年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发现任何的(de)有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除了(le)一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学(xué)数学(xué)原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示(shì)了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道(dào)出(chū)现异(yì)常，不符合万(wàn)有引力(lì)定律的时候，他们就(jiù)会(huì)知(zhī)道(dào)，周围一定有未知的(de)天体(tǐ)通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取得(dé)重大天文(wén)成就的例(lì)子(zi)。但是这些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系(xì)统的尺度(dù)当中，可当我们上升(shēng)到星(xīng)系或(huò)者是星(xīng)团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后(hòu)发星(xīng)系团的质量(liàng)。这是一个由(yóu)数(shù)千个星系所组成(chéng)的(de)巨(jù)大(dà)星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系(xì)团(tuán)的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一(yī)致，就可(kě)以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是(shì)获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光(guāng)度(dù)。

第二(èr)种是动(dòng)力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着，后发(fā)座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式(shì)所(suǒ)存在(zài)，我们(men)无(wú)法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基(jī)发现星(xīng)系团中很(hěn)多(duō)星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力(lì)是无(wú)法将它们(men)束缚在星系团(tuán)内(nèi)的(de)，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部(bù)分(fēn)不可(kě)见的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座(zuò)星系中(zhōng)的(de)恒(héng)星(xīng)运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨道(dào)上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观测的结(jié)果却让人感到不可(kě)思议(yì)。

随着(zhe)与中(zhōng)心(xīn)距离(lí)的增加，恒(héng)星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可(kě)是(shì)根(gēn)据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当中(zhōng)了(le)。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们(men)会使用(yòng)一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的(de)方法来解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距(jù)离星系中心更远距离的(de)氢元素(sù)，发现它们(men)的旋转速(sù)度并不符(fú)合(hé)牛(niú)顿的力(lì)学(xué)定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系(xì)的运行速(sù)度(dù)应该是(shì)160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河系旋转，这个(gè)实际速(sù)度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度(dù)，那(nà)么(me)产生以(yǐ)上这种向心加速度(dù)的原因很可能就(jiù)是(shì)存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的(de)研(yán)究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的(de)质量占整个星系质(zhì)量的(de)85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出(chū)现速(sù)度上的微小差异(yì)。另外，天文(wén)学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系不多，但是(shì)星系当中(zhōng)存在的(de)恒(héng)星数(shù)量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在奶茶色口红适合什么肤色的人，肉桂奶茶色口红适合什么肤色暗物质，否则就会(huì)分崩离析(xī)。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜(jìng)对其进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测(cè)量之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用正常的物(wù)质和(hé)力学定律来解释的。那么(me)又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没有任何(hé)星系存(cún)在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可能就是(shì)人类对引力的(de)理解还不(bù)够全(quán)面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺度空(kōng)间中的工作方(fāng)式(shì)是不同的(de)，这意味着(zhe)在行星(xīng)系(xì)尺度中的天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不(bù)同(tóng)的方式。对于(yú)在星系团之间的相互(hù)作用，科(kē)学家还(hái)引入了(le)外部场效(xiào)应的概(gài)念，指的是(shì)在数百(bǎi)万光年的规模上(shàng)，巨大的(de)质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很(hěn)多人(rén)认为(wèi)暗物(wù)质假说理论就(jiù)此终结。但是(shì)在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所(suǒ)没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它们大(dà)部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致(zhì)温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量(liàng)将位(wèi)于(yú)所有这(zhè)些气(qì)体(tǐ)所(suǒ)在的(de)中间区域。那么我们通过什(shén)么来验(yàn)证它(tā)的(de)质(zhì)量区(qū)域到底是不是(shì)集中在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了(le)宇(yǔ)宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片(piàn)，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问题(tí)，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能(néng)是(shì)超大质(zhì)量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)观测的时(shí)候，发(fā)现它的大(dà)质量区域并不是在(zài)中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就是当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观(guān)测到(dào)的(de)质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则(zé)直接通(tōng)过(guò)了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系团的引力(lì)透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的(de)迄今为(wèi)止最(zuì)好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的(de)光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温(wēn)度(dù)较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上(shàng)它们之间的温差只有万(wàn)分之(zhī)一(yī)。

科学家们通(tōng)过对前(qián)景(jǐng)背景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和标记(jì)之(zhī)后(hòu)发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而(ér)随(suí)着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得(dé)看起来(lái)“和(hé)谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运动所需(xū)要(yào)的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意(yì)味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理论框架(jià)，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型(xíng)的粒(lì)子，它们不参与任何其(qí)他的电磁(cí)作(zuò)用，只通(tōng)过引力来(lái)相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒(lì)子的(de)存在，就相当于找到(dào)了(le)暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什(shén)么(me)？科学家们已经提出(chū)了(le)数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而(ér)要寻找这些不同(tóng)的目标粒子(zi)所需要的(de)实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在(zài)过(guò)去的(de)几十年当中，人类(lèi)为了寻(xún)找这(zhè)些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的(de)实验，却(què)没有任(rèn)何实质性(xìng)的(de)发现(xiàn)，除了一(yī)个地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的(de)地下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地(dì)球上(shàng)最(zuì)大的(de)地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声(shēng)称观测(cè)到了某种信号。经过(guò)了20多年的(de)数据(jù)收(shōu)集，人(rén)们发现了一(yī)个有趣的事(shì)情。探测率会(huì)在每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一些科(kē)学家认为这可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物(wù)质(zhì)的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银(yín)河系进行(xíng)移动，那么(me)如果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我们也(yě)在以(yǐ)这(zhè)样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳环绕银河(hé)系的(de)方向是一(yī)致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向(xiàng)正好达到完(wán)全一致，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况中，太阳系(xì)相对银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这(zhè)可以用来解释，研(yán)究人员们(men)所观测到的(de)周期(qī)性信号。当然也可能有其(qí)他的(de)情况，造(zào)成(chéng)这(zhè)种年度周期信号的差(chà)异也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验室(shì)，这(zhè)里的(de)季节(jié)与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的(de)运动特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常(cháng)有力的证据(jù)了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目(mù)前还无法提供相应的数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场仪器(qì)提供的视野(yě)是(shì)哈勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实(shí)验室粒子天体物(wù)理中心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有(yǒu)可能拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的(de)效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的(de)诞生，或者说(shuō)是生命进化的(de)一个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一理论得到进(jìn)一步的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会(huì)不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落(luò)的行星上，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论(lùn)的(de)大前提(tí)是要先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉(jué)得暗物质到底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是(shì)我更(gèng)新的动力(lì)！

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