宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了超过50次(cì)的长期实验，但(dàn)是(shì)却(què)没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了(le)一(yī)个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了(le)万(wàn)有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往后的(de)几百年来(lái)，当天文学家们(men)发(fā)现某(mǒu)些天体运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出(chū)现异(yì)常，不(bù)符合万(wàn)有(yǒu)引力定律的(de)时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知(zhī)的(de)天体(tǐ)通(tōng)过引力在(zài)摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过(guò)天王星运行轨道的异(yì)常，推(tuī)算并且(qiě)发现(xiàn)了(le)海王星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的(de)尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研究和(hé)测量(liàng)后(hòu)发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测(cè)量星系(xì)团(tuán)的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于(yú)星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的(de)形式所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异(yì)的是，在测(cè)量速度(dù)的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚(fù)在(zài)星系团内的(de)，它(tā)们早就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种(zhǒng)力(lì)量(liàng)来(lái)源(yuán)于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样部(bù)分不(bù)可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时(shí)的人(rén)们对(duì)这样(yàng)的(de)一(yī)种说(shuō)法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星在其轨道(dào)上的运行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们(men)观测的结果却让(ràng)人感到(dào)不(bù)可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定律，在星系(xì)当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的质(zhì)量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使用一种相对标(biāo)准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测(cè)量(liàng)星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离星系(xì)中(zhōng)心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异(yì)常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通过射电望远镜测(cè)量了距离(lí)星(xīng)系(xì)中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们(men)的(de)旋(xuán)转速(sù)度并不(bù)符合牛(niú)顿的力学(xué)定(dìng)律(lǜ)。我们(men)的太阳系也不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)银河系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于(yú)理(lǐ)论速度(dù)，那么产生以上这种向(xiàng)心加速(sù)度(dù)的原因很可能就是存(cún)在(zài)着(zhe)一种我们看(kàn)不(bù)到(dào)的物(wù)质，是(shì)这些暗物质的(de)引力效应(yīng)将星(xīng)系聚集(jí)在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来(lái)越多的研究(jiū)人(rén)员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根(gēn)据(jù)星(xīng)系外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系当中暗(àn)物质(zhì)的(de)质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物(wù)质并不(bù)是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个(gè)现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发(fā)现了一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河(hé)系的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物(wù)质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先进的望远镜对(duì)其(qí)进行了(le)40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是可(kě)以用正常(cháng)的物质(zhì)和力学(xué)定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又有人(rén)提(tí)出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附近(jìn)的另(lìng)一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造(zào)成(chéng)这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同的(de)，这(zhè)意味着(zhe)在行星(xīng)系尺(chǐ)度(dù)中的(de)天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)则是不同的方式。对于在(zài)星(xīng)系团之(zhī)间的(de)相互作用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部(bù)场效应的概念(niàn)，指的是在数(shù)百万光(guāng)年的规模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们(men)需要对现在的物理定律进(jìn)行修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人(rén)认(rèn)为暗物质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在的其他(tā)的理论证据(jù)，这些(xiē)理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的(de)星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的(de)普通质量都在(zài)星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞的(de)时候，星(xīng)际(jì)气体的相(xiāng)互(hù)作用就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的质(zhì)量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体所(suǒ)在的(de)中(zhōng)间区(qū)域。那么我们通过(guò)什么来验(yàn)证(zhèng)它的(de)质(zhì)量区域到(dào)底是(shì)不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到(dào)很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥远的天体(tǐ)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)，这个超大质量的(de)东西的引(yǐn)力(lì)，会(huì)使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天体可能(néng)是超大质量(liàng)的黑洞(dòng)或(huò)者是(shì)暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子弹星系(xì)团观(guān)测的(de)时候，发现它的大(dà)质量区(qū)域(yù)并不(bù)是(shì)在中间(jiān)，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到(dào)的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了(le)引(yǐn)力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗(àn)物(wù)质存在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的(de)部分(fēn)表示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离(lí)后的二(èr)值图像进行连通域(yù)提取和标记(jì)之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射(shè)的测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字(zì)与解释星系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不(bù)同的观测结果。而(ér)暗(àn)物质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存(cún)在(zài)着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任(rèn)何其他的(de)电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力(lì)来(lái)相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒(lì)子(zi)的(de)存在(zài)，就相当(dāng)于(yú)找到(dào)了暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在(zài)过(guò)去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与常(cháng)规物(wù)质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已(yǐ)经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发(fā)现，除了一(yī)个地方，意(yì)大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着地球上最大的地学实验(yàn)室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找暗物(wù)质(zhì)粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观(guān)测到(dào)了某种信号。经过(guò)了(le)20多年的(de)数据收集，人(rén)们(men)发现了一个有趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样。一些(xiē)科(kē)学家认(rèn)为这可能是人类发现暗(àn)物质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么(me)暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了(le)太(tài)阳系(xì)正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银(yín)河系进行移(yí)动(dòng)，那么(me)如果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意(yì)味(wèi)着(zhe)我们也在以这样的(de)速(sù)度在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应(yīng)的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的(de)方向与太阳环绕(rào)银河(hé)系的方向(xiàng)是一致的，而(ér)另外半年则与之相反(fǎn)。

而(ér)在(zài)6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是(shì)理论上地球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的(de)情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周(zhōu)期信号(hào)的差(chà)异也(yě)可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量也符合这个周期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前(qián)的实验室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿过暗物质流(liú)的(de)运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗(àn)物(wù)质(zhì)所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由于(yú)这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目(mù)前还无法提供(gōng)相应的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提(tí)供(gōng)的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键(jiàn)的用途就是(shì)探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测(cè)的结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了(le)。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质存在，它(tā)们极(jí)有可能(néng)拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会现在的00后女的为什么都平胸，为什么现在女孩都平胸支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤单(dān)呢？或(h现在的00后女的为什么都平胸，为什么现在女孩都平胸uò)许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行星(xīng)上，暗物(wù)质(zhì)正在通过(guò)这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动(dòng)力！

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