宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会存在(zài)科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什(shén)么？人类为了(le)寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在(zài)过去(qù)的(de)几十年当(dāng)中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万(wàn)有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年(nián)来(lái)，当天文学家们(men)发(fā)现某些天体运行轨道出现异(yì)常，不符(fú)合万有引力定律(lǜ)的(de)时候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知(zhī)的天体通过引力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就通过天王(wáng)星运行轨道的(de)异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是在恒星系(xì)统的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上升到星系或者是星团的(de)尺度，事情(qíng)就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨(cí)兹(zī)威基(jī)正(zhèng)在研究和(hé)测(cè)量后(hòu)发星(xīng)系(xì)团的质(zhì)量。这是一(yī)个由数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量(liàng)一般会(huì)使用(yòng)到两种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致(zhì)，就可以确定其(qí)质量的(de)范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各(gè)个星系的光度。

第(dì)二(èr)种是动力学质量的(de)计(jì)算，是利用光谱红(hóng)移测量星系(xì)团中的各个(gè)星系相对(duì)于星系团的运动速度。当测(cè)量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是(shì)“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质(zhì)量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可(kě)见光的(de)形式所存在(zài)，我们(men)无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速(sù)度(dù)的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系(xì)团中(zhōng)很多星系的速(sù)度比理(lǐ)论上要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可见星系的(de)质(zhì)量所(suǒ)产生(shēng)的引力(lì)是无法将它们束缚(fù)在星(xīng)系团内的(de)，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源(yuán)于某种(zhǒng)隐形(xíng)的(de)物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它(tā)们却(què)占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是(shì)当时(shí)的人们对(duì)这样的一(yī)种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾(gù)。

直(zhí)到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维(wéi)拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特在(zài)观(guān)测(cè)仙女座星(xīng)系(xì)中的(de)恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没(méi)有(yǒu)足够大的质量(liàng)来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种相对标准的(de)方(fāng)法来解释暗(àn)物质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗物(wù)质的(de)力量进入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射电望(wàng)远镜测(cè)量(liàng)了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的(de)第(dì)三悬臂之上，距(jù)离(lí)银河系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度(dù)应该(gāi)是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速(sù)度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们看(kàn)不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒(héng)星轨(guǐ)道的(de)速度，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力(lì)效应的(de)遥远恒星之(zhī)间，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发现了一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不(bù)多，但(dàn)是星系当中存在(zài)的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系(xì)的千(qiān)分之一。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动是(shì)可以用正(zhèng)常的物质和力学(xué)定律来(lái)解释(shì)的。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大星系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对引力的(de)理解还不(bù)够全面(miàn)，引力很可能(néng)在(zài)不同(tóng)尺度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度(dù)中(zhōng)的(de)天体(tǐ)会(huì)沿(yán)着(zhe)它(tā)们的轨道(dào)，按(àn)照我(wǒ)们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，引力之间的相互作用则是(shì)不(bù)同的方式。对于在星系团之间的(de)相(xiāng)互(hù)作用(yòng)，科学家还引入(rù)了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规(guī)模(mó)上，巨(jù)大的(de)质量之间会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立(lì)，这意(yì)味(wèi)着我们需要对现在(zài)的物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论(lùn)就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质(zhì)存在的其他的(de)理论证据，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙(méng)德(dé)理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星系(xì)团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的(de)星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它(tā)们大部分的(de)普通质(zhì)量都(dōu)在星(xīng)系的气(qì)体当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相互作用就会导致温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅(fú)降低(dī)。所以在(zài)理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量(liàng)将(jiāng)位于所(suǒ)有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它(tā)的质量(liàng)区域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第(dì)一张(zhāng)全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中我们(men)可以明(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(xīng)系本(běn)身并不是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了(le)什(shén)么问题(tí)，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地(dì)球(qiú)上(shàng)的(de)观测者之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的(de)东西的引力(lì)，会(huì)使身(shēn)后更(gèng)遥远星系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个(gè)现象就(jiù)是(shì)引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个巨大的(de)天体可能(néng)是超大质量的黑洞(dòng)或者(zhě)是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系团(tuán)观(guān)测的时候，发现它的大质量区域并不是在(zài)中间，而(ér)是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的(de)解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测(cè)到的(de)质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也(yě)被认为(wèi)是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始，38万年(nián)之(zhī)后(hòu)，可见(jiàn)光终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇(yǔ)宙空(kōng)间背(bèi)景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其(qí)中红色的部分(fēn)表示温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的(de)区(qū)域，但实(shí)际(jì)上它(tā)们之(zhī)间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值(zhí)图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来不应该(gāi)是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物(wù)质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物(wù)质的(de)5倍(bèi)。这(zhè)个数字与(yǔ)解(jiě)释星系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用(yòng)了(le)一个简单的(de)理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地解(jiě)释了很多不同的(de)观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒(lì)子，它们不(bù)参与任何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子(zi)的(de)存在，就(jiù)相当于(yú)找到(dào)了暗物质存(cún)在的实(shí)际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在(zài)过(guò)去的几十(shí)年(nián)当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一(yī)个地方，意大利的(de)格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大(dà)的(de)地学实验室(shì)，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的(de)探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了某种信号(hào)。经过了(le)20多年(nián)的数据收集(jí)，人们(men)发现了一(yī)个有趣的(de)事(shì)情。探测率会在(zài)每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年(nián)当(dāng)中(zhōng)每(měi)年(nián)都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认(rèn)为这可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质会产(chǎn)生周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移(yí)动，那么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这(zhè)样(yàng)的(de)速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这(zhè)是(shì)理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系(xì)相对(duì)银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响(x不拘于时句式类型，不拘于时句式还原iǎng)这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用来解(jiě)释(shì)，研(yán)究人(rén)员们(men)所观(guān)测到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然(rán)也可能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的(de)数(shù)量(liàng)也符合这个(gè)周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在南半球建立(lì)了一个(gè)几乎相同的实验室，这(zhè)里的季(jì)节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过(guò)暗物(wù)质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同(tóng)的(de)信号，就可以成为(wèi)暗物(wù)质所存在的非常有力(lì)的证据了(le)。但是由(yóu)于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所(suǒ不拘于时句式类型，不拘于时句式还原)以截(jié)至目前还无法(fǎ)提供相应(yīng)的数(shù)据支(zhī)持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大(dà)小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的(de)宽不拘于时句式类型，不拘于时句式还原视(shì)场仪器提(tí)供的视(shì)野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其(qí)中一个关(guān)键的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了(le)。费米实(shí)验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进一(yī)步的证实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物(wù)质会不(bù)会意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)某个(gè)角落的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当(dāng)然，这些(xiē)推论的(de)大(dà)前提(tí)是要先找到暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在(zài)呢(ne)？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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