宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为(wèi)何会(huì)存在科学(xué)无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科(kē)学家们(men)在(zài)过(guò)去的几十年当(dāng)中进行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天(tiān)体运行轨道(dào)出现异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知(zhī)道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的(de)天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王(wáng)星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的(de)例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系(xì)所(suǒ)组成的(de)巨(jù)大星系团，这些星系被(bèi)引(yǐn)力束(shù)缚在一(yī)起。测(cè)量星系(xì)团的质量(liàng)一(yī)般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测(cè)量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团(tuán)中的(de)各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来(lái)之(zhī)后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座(zuò)星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度(dù)的过(guò)程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系的速度(dù)比理(lǐ)论上要(yào)快得(dé)多，按(àn)照牛(niú)顿的(de)运动学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质(zhì)量(liàng)所产生(shēng)的引力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星系(xì)团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量(liàng)来(lái)源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出(chū)了(le)这样(yàng)部分不可(kě)见的(de)暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大(dà)部分的(de)质(zhì)量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们对这样(yàng)的一种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大的质量(liàng)来(lái)吸(xī)引(yǐn)它(tā)们，这(zhè)些外围的(de)恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对(duì)标准的方法(fǎ)来(lái)解(jiě)释暗物(wù)质的存在(zài)，这种方法就是测(cè)量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认为是由暗物(wù)质的力(lì)量(liàng)进入其中。

于是科(kē)学家们通过射(shè)电望(wàng)远镜测量了距离星系(xì)中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们(men)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例外(wài)，太(tài)阳(yáng)系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河(hé)系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的(de)运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速(sù)度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加(jiā)速度(dù)的原因很可能就(jiù)是(shì)存在着(zhe)一(yī)种我(wǒ)们看不到(dào)的物(wù)质，是这些(xiē)暗物(wù)质的引力效应将星系聚集(jí)在(zài)了(le)一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始相信暗物(wù)质的存在(zài)。科学(xué)家根据(jù)星系外恒(héng)星轨道的速(sù)度(dù)，估(gū)算在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的质(zhì)量(liàng)占整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物(wù)质(zhì)并(bìng)不是(shì)唯一可(kě)以解释(shì)这个(gè)现象的原因。在(zài)一项新(xīn)的研究(jiū)当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文(wén)学家还发现了一个(gè)反常(cháng)的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河(hé)系不多，但是星(xīng)系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河系的千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细(xì)测量之后，发现星系(xì)中的(de)恒星运动是(shì)可以用正(zhèng)常的物质和(hé)力学(xué)定律(lǜ)来解(jiě)释的(de)。那(nà)么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的(de)另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近(jìn)没有任何星系存在(zài)。造成这些(xiē)现象的除了(le)暗物(wù)质的假说之外，另一种可(kě)能(néng)就是人类对引力的(de)理解还(hái)不(bù)够(gòu)全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是(shì)不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但(dàn)是(shì)上升到星系和星团的(de)尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则(zé)是不同的方式。对(duì)于(yú)在星系团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科(kē)学家还引入了(le)外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的(de)规模上，巨大的质(zhì)量之间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在(zài)的物理(lǐ)定律进行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还(hái)有关于(yú)暗(àn)物质存(cún)在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没(méi)法解释的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的(de)星系团所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)，类似这(zhè)样(yàng)的(de)星团，它们(men)大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发(fā)生(shēng)碰(pèng)撞的(de)时候，星际气体的相互作(zuò)用就会导(dǎo)致温(wēn)度(dù)的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量(liàng)将位于(yú)所有这些气体(tǐ)所在的(de)中间区域(yù)。那么我们通过什么来验证它的(de)质量区域到(dào)底是不是集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的(de)高清照片，在照(zhào)片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们可(kě)以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并不是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了(le)什(shén)么问题，而是(shì)这样(yàng)极(jí)遥(yáo)远的(de)天(tiān)体和我们地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量(liàng)的东西(xī)的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥(yáo)远星系(xì)的光都发生(shēng)了(le)扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对(duì)子(zi)弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团发生(shēn行而不辍履践致远是什么意思，行而不辍 什么意思g)全部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这个区域，并(bìng)在两边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是(shì)暗物质存在的迄今(jīn)为(wèi)止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高的(de)区(qū)域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科学家们(men)通过(guò)对前景背景分(fēn)离(lí)后的二值图像进行(xíng)连通域提取和(hé)标记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图形看(kàn)起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而(ér)随着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些峰行而不辍履践致远是什么意思，行而不辍 什么意思值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景(jǐng)辐射的(de)测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星(xīng)系当中恒星运动所需(xū)要的暗(àn)物质比(bǐ)例是(shì)一致的(de)。这(zhè)就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不(bù)同的观测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何(hé)其他的电磁(cí)作用，只通过(guò)引力来相互作用(yòng)。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒(lì)子到(dào)底(dǐ)是什么？科学(xué)家们已(yǐ)经提出(chū)了(le)数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目(mù)标粒子(zi)所需要的实验方(fāng)式也不(bù)相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家(jiā)们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验(yàn)室，这(zhè)个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗物(wù)质粒(lì)子的周期性(xìng)震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个(gè)有趣的事情(qíng)。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年(nián)当中每年都是(shì)一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银河(hé)系进(jìn)行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样的(de)速度在(zài)穿越(yuè)着暗(àn)物(wù)质(zhì)流(liú)，这个过程中会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕(rào)太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致(zhì)的，而另(lìng)外(wài)半年则与(yǔ)之相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上(shàng)地(dì)球(qiú)穿越暗物质(zhì)流(liú)最(zuì)快的(de)时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理(lǐ)论(lùn)的(de)有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到的周期(qī)性(xìng)信号(hào)。当然也可能有其(qí)他的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是(shì)由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至(zhì)目前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是(shì)探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥(ào)秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会支(zhī)持宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命(mìng)进(jìn)化的一(yī)个重要因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论(lùn)得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗(àn)物(wù)质(zhì)会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通(tōng)过(guò)这样(yàng)的效(xiào)应(yīng)创造(zào)生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的大前(qián)提是要(yào)先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你的(de)支(zhī)持是我更新的动力(lì)！

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