宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科学无法解(jiě)释(shì)的(de)“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人类(lèi)为了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在(zài)的(de)证据，科学家们在过去(qù)的(de)几十年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运(yùn)动的规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学(xué)家们发现某些天体运(yùn)行轨道出(chū)现异常，不符合(hé)万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律的时(shí)候(hòu)，他(tā)们就会知(zhī)道，周围一定(dìng)有未知的天(tiān)体通过引力在摄(shè)动它(tā)的轨道(dào)。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的(de)存在。另(lìng)外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应用(yòng)万有引力定律所取得重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质(zhì)量(liàng)。这是一个(gè)由数(shù)千个星系(xì)所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引力束(shù)缚在一(yī)起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一般会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的(de)范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数(shù)据(jù)是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光(guāng)谱红移(yí)测(cè)量星系团(tuán)中的各(gè)个星(xīng)系(xì)相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的(de)质(zhì)量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速(sù)度的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团(tuán)中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可见星系(xì)的质(zhì)量所产生的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的(de)，它(tā)们早就应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有一种神秘的(de)力量在(zài)起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分(fēn)不(bù)可(kě)见的暗质，它不(b一个男人叫女人乖乖是什么意思，一个男人叫你乖乖意味着什么ù)发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们(men)却(què)占(zhàn)据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再(zài)一次出(chū)现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙(xiān)女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却让人感到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没(méi)有足够大的(de)质量来吸(xī)引它们(men)，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。基(jī)于(yú)这种现象，科学(xué)家们(men)会使用一种相对(duì)标准的(de)方法来解释(shì)暗物质(zhì)的(de)存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速(sù)度。如(rú)果(guǒ)出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射(shè)电望远镜测量了(le)距(jù)离星系中心更远距(jù)离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋转速(sù)度并(bìng)不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的(de)太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力定(dìng)律(lǜ)进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系(xì)旋转，这个实际(jì)速(sù)度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速(sù)度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速(sù)度的原因很可能就是(shì)存在(zài)着一(yī)种我们看不(bù)到的物质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的(de)研究人员开(kāi)始相信暗物(wù)质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算(suàn)在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不(bù)是唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在(zài)一项新(xīn)的研究当中，科(kē)学家(jiā)们(men)发现，几乎没有引力效应的(de)遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差(chà)异。另外一个男人叫女人乖乖是什么意思，一个男人叫你乖乖意味着什么，天文学家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和(hé)银(yín)河系不多，但是(shì)星系当(dāng)中存在的(de)恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系的千(qiān)分之一(yī)。

所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上，该星(xīng)系必(bì)须存在暗(àn)物(wù)质，否则(zé)就会(huì)分(fēn)崩离析。但是科学家(jiā)们(men)使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细(xì)测(cè)量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是(shì)可(kě)以用正常的物(wù)质和(hé)力学定律来解释的。那么(me)又(yòu)有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造(zào)成(chéng)这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是(shì)人类对(duì)引力的理解还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们(men)的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升到星系(xì)和(hé)星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间(jiān)的相互作用，科(kē)学(xué)家还引入了外部场效应的概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万(wàn)光年的规模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间会产(chǎn)生对(duì)彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意味着我们需要(yào)对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很多人认为暗物(wù)质假说理论(lùn)就(jiù)此终(zhōng)结。但是(shì)在(zài)宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们(men)大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么(me)我们通过什么来验证它的质量(liàng)区(qū)域到底(dǐ)是不是集中在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全彩的(de)高清照片，在(zài)照(zhào)片中我们可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形(xíng)变(biàn)。其实(shí)这些星(xīng)系本身(shēn)并不是(shì)真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问(wèn)题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球(qiú)上的观测者(zhě)之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西(xī)的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥远星系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天(tiān)体可能(néng)是超大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星(xīng)系团观测的(de)时候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域并不是(shì)在中间(jiān)，而(ér)是在两侧。所以(yǐ)最好的(de)解(jiě)释(shì)方法就(jiù)是当(dāng)星(xīng)团发生全部的碰撞时(shí)，可(kě)被(bèi)观测到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇(yǔ)宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可(kě)见光(guāng)终于可(kě)以畅通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了。经(jīng)过了(le)130多亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下了(le)各(gè)相同性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红色(sè)的(de)部分(fēn)表示温度(dù)较高的(de)区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它们(men)之(zhī)间的(de)温(wēn)差只有万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们(men)通过对(duì)前景(jǐng)背景(jǐng)分(fēn)离后(hòu)的二值(zhí)图像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的(de)增加，一些峰(fēng)值的幅度(dù)会(huì)减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们(men)需(xū)要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数(shù)字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运(yùn)动所需(xū)要的暗物质比例(lì)是一致(zhì)的。这(zhè)就(jiù)意(yì)味着。

用了(le)一(yī)个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不(bù)同的观(guān)测(cè)结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电磁(cí)作用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存(cún)在，就相当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么？科学(xué)家们已经(jīng)提出(chū)了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质(zhì)相互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科(kē)学家们已经进(jìn)行了超过50次的实(shí)验，却没(méi)有任何(hé)实质(zhì)性的发现(xiàn)，除了一(yī)个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下(xià)矿井(jǐng)当(dāng)中，藏(cáng)着地(dì)球(qiú)上最大的地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个(gè)三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力(lì)于(yú)寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里(lǐ)的(de)科学(xué)家声称观测到了(le)某种(zhǒng)信(xìn)号(hào)。经(jīng)过了(le)20多年的数(shù)据收集，人们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到(dào)峰值(zhí)，然(rán)后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一样。一些(xiē)科学家认为(wèi)这可(kě)能是人类发现暗物质的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕(rào)着银河(hé)系进行(xíng)移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在以这(zhè)样(yàng)的(de)速度(dù)在穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银(yín)河系(xì)的方向是一致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到(dào)完(wán)全一致(zhì)，这是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在(zài)实际的(de)情(qíng)况(kuàng)中，太(tài)阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论(lùn)的(de)有效性(xìng)。

因此科(kē)学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员们所(suǒ)观测(cè)到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的(de)情(qíng)况(kuàng)，造(zào)成这(zhè)种年(nián)度周期信(xìn)号(hào)的差异也可(kě)能(néng)是温度、湿度、土壤中的(de)水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数(shù)量也符(fú)合这个周期(qī)的规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同(tóng)的实验室，这里的(de)季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相(xiāng)同的(de)信号，就(jiù)可(kě)以成为暗(àn)物(wù)质所存在的非常有力的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相(xiāng)应的(de)数据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的用(yòng)途(tú)就是(shì)探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体(tǐ)物理中心的科学家丹(dān)琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能(néng)拥有另(lìng)一种神秘的(de)效(xiào)应，这(zhè)种暗(àn)物质(zhì)效应，会支(zhī)持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化(huà)的(de)一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物(wù)质会(huì)不(bù)会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要(yào)先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们(men)觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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