宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法(fǎ)解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却(què)没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了(le)万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动的规(guī)律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们(men)就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未(wèi)知的(de)天体通过(guò)引力在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发(fā)现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是应(yīng)用万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子(zi)。但是这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我(wǒ)们(men)上升(shēng)到星系(xì)或(huò)者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学(xué)家弗(fú)里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是(shì)一个(gè)由数千个星系(xì)所组成的巨大(dà)星系团，这些星系(xì)被引力束(shù)缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质量(liàng)一般会使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学质(zhì)量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对于星(xīng)系团(tuán)的运动速度。当(dāng)测量结(jié)果(guǒ)出(chū)来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形(xíng)式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系团中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系的速度比理论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引(yǐn)力是无(wú)法将它们(men)束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系(xì)团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量(liàng)在(zài)起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是(shì)当时(shí)的人们(men)对(duì)这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的(de)运行速度就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们(men)观测的(de)结果却(què)让(ràng)人感到不(bù)可思议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增(zēng)加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根据牛(niú)顿的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在(zài)星系当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物质(zhì)的(de)存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的(de)结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力量进入(rù)其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星系中心更(gèng)远距离(lí)的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力(lì)学(xué)定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距(jù)离银河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有引(yǐn)力定律(lǜ)进行(xíng)计算(suàn)，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这(zhè)个(gè)实际(jì)速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可能就(jiù)是存在着一种我们(men)看不到的(de)物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研究人员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的存在。科学(xué)家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是(shì)唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学(xué)家们发(fā)现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也(yě)会出现速(sù)度上的(de)微小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个(gè)反(fǎn)常(cháng)的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不(bù)多，但是星系(xì)当中存在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是科学家们(men)使用最先进的望远镜(jìng)对其进行(xíng)了(le)40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有人(rén)提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另(lìng)一(yī)个大星系(xì)剥离了。奇怪的(de)是，它的附(fù)近(jìn)没(méi)有任何星系(xì)存在。造成这些现(xiàn)象的除了(le)暗物质的(de)假说之外，另(lìng)一种可(kě)能就是(shì)人类对引力(lì)的理解(jiě)还不(bù)够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不(bù)同尺度空间中的(de)工作方(fāng)式是(shì)不同的(de)，这意味着在行星系尺度中(3ce是什么档次，3ce是什么档次的牌子zhōng)的天(tiān)体会沿着它们的(de)轨道(dào)，按照我们所理解的方(fāng)式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则是不同(tóng)的方式。对于在(zài)星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了(le)外(wài)部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是在(zài)数百(bǎi)万光(guāng)年的规模(mó)上(shàng)，巨大的(de)质量之间会产生(shēng)对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意(yì)味着我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现也(yě)让很多(duō)人认为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理论(lùn)证据，这些(xiē)理论证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们(men)大部分的普(pǔ)通质量都在(zài)星系(xì)的(de)气体当(dāng)中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体的相互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)大部分(fēn)的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证它(tā)的质(zhì)量(liàng)区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了(le)宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不(bù)是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什(shén)么问(wèn)题(tí)，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们(men)地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会(huì)使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系(xì)的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能(néng)是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域(yù)并不(bù)是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法(fǎ)就是(shì)当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质(zhì)量(liàng)气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在两边形(xíng)成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹星系(xì)团的(de)引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过(guò)了(le)130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留(liú)下了(le)各相同(tóng)性(xìng)的(de)微(wēi)波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度(dù)较高的区域，蓝(lán)色则表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分(fēn)离后的(de)二(èr)值(zhí)图像进行连通(tōng)域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗(àn)物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要的暗物质(zhì)比例(lì)是(shì)一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架(jià)，就(jiù)很好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙当中存(cún)在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力(lì)来相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需(xū)要的实验方(fāng)式也(yě)不相同(tóng)。在过去的(de)几十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却(què)没有任何(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(shān)，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地(dì)球(qiú)上最大的(de)地学实(shí)验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三(sān)层(céng)楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了(le)20多年的数据(jù)收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣(qù)的事情。探测(cè)率会在每年的(de)6月(yuè)份达到峰(fēng)值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每年(nián)都是(shì)一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这(zhè)可能是人(rén)类发(fā)现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚才(cái)我们(men)讲了太阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这个过程中会产生(shēng)相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半年的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河(hé)系(xì)的方(fāng)向是(shì)一(yī)致的，而(ér)另外半(bàn)年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快(kuài)的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对(duì)银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜(xié)，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可(kě)以用(yòng)来解释(shì)，研究人(rén)员们所观(guān)测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也(yě)可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信号的差异(yì)也可(kě)能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上(shàng)的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游(yóu)客的(de)数量(liàng)也符合这(zhè)个(gè)周期的(de)规(guī)律。

所以，科学家们又在南(nán)半(bàn)球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实(shí)验(yàn)室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物(wù)质流(liú)的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相(xiāng)同的(de)信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物(wù)质所存在(zài)的(de)非常有力的(de)证据了(le)。但是由于这个(gè)实验(yàn)室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以截至(zhì)目前(qián)还无(wú)法提(tí)供相应的(de)数(shù)据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的(de)望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望(wàng)远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其(qí)中一个(gè)关键的(de)用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天(tiān)体物理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存在3ce是什么档次，3ce是什么档次的牌子，它们极有可(kě)能拥有另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或(huò)者说(shuō)是生命进化(huà)的一个(gè)重要因素。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进(jìn)一(yī)步的证实，那(nà)么(me)遍(biàn)布(bù)宇宙当中的暗物质会(huì)不(bù)会(huì)意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支3ce是什么档次，3ce是什么档次的牌子持是我更新的动力！

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