宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过(guò)去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有发现任(rèn)何(hé)的有效证(zhèng)据。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的(de)规(guī)律(lǜ)。往后的几百(bǎi)年来，当(dāng)天文学(xué)家(jiā)们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨道出现(xiàn)异常，不符(fú)合(hé)万有(yǒu)引力定律的时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周围一定有未知的(de)天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄(shè)动它的(de)轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨道的(de)异常(cháng)，推算并且发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现都是应用万有引(yǐn)力定(dìng)律所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研究和测量(liàng)后发(fā)星系团的质量。这是(shì)一个由(yóu)数千个(gè)星系所组成的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般(bān)会(huì)使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结(jié)果一致，就(jiù)可以确定其(qí)质量的(de)范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的数(shù)据(jù)是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量(liàng)星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的(de)运(yùn)动(dòng)速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味(wèi)着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的(de)质量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以可见光的(de)形(xíng)式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的(de)是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速(sù)度比理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要快得多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是(shì)无法将它(tā)们束缚(fù)在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)力量(liàng)在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出(chū)了这样部(bù)分不可见的暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在(zài)观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们(men)观测的结(jié)果却让(ràng)人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与(yǔ)中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可(kě)是(shì)根据牛(niú)顿的万(wàn)有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质量来(lái)吸引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科(kē)学家们(men)会使(shǐ)用一种(zhǒng)相(xiāng)对(duì)标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如(rú)果出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就(jiù)认为(wèi)是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是(shì)科学家们通过射(shè)电(diàn)望远镜(jìng)测量了距(jù)离(lí)星系中心更远距离的(de)氢元(yuán)素，发现它们的旋转速(sù)度并不(bù)符合牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系的(de)第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速(sù)度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加(jiā)速度(dù)的原因很(hěn)可能就(jiù)是存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗(àn)物(wù)质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物(wù)质的(de)存在。科学家根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的(de)速度(dù)，估算在星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当中，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也(yě)会(huì)出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了(le)一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河系(xì)不(bù)多(duō)，但是星系当(dāng)中(zhōng)存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一(yī)。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就(jiù)会(huì)分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可(kě)以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学定律来解释的(de)。那么又有人提(tí)出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有(yǒu)任何星(xīng)系存(cún)在。造成这(zhè)些现象的(de)除(chú)了(le)暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是(shì)人类对(duì)引力的理解(jiě)还不(bù)够全面，引力(lì)很(hěn)可能(néng)在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的(de)方(fāng)式运动(dòng)。但是(shì)上(shàng)升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于(yú)在(zài)星系团之间的相互(hù)作用，科(kē)学家还引入了外部场效应(yīng)的(de)概(gài)念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万光(guāng)年(nián)的(de)规模上，巨大的(de)质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些发现也(yě)让很(hěn)多人认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的(de)其他的(de)理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年的(de)子弹星系(xì)团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系的(de)气体当(dāng)中。当(dāng)星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的(de)相互作(zuò)用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于(yú)所(suǒ)有(yǒu)这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它(tā)的质量区域到底(dǐ)是不是集(jí)中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照(zhào)片(piàn)中我们可以(yǐ)明显地看(kàn)到(dào)很(hěn)多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什(shén)么(me)问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大(dà)质量的东(dōng)西的(de)引力，会使身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发生了扭(niǔ)曲(qū)。这(zhè)个现象就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹星(xīng)系团(tuán)观测的时(shí)候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发(fā)生全部的(de)碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过了(le)这个(gè)区域，并(bìng)在两边形成了引(yǐn)力已婚男人经常找你聊天是什么意思，一个愿意陪你聊天的已婚男人透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究(jiū)也被认(rèn)为(wèi)是(shì)暗(àn)物质(zhì)存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来(lái)自宇宙当中最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分表示温度(dù)较高(gāo)的(de)区域(yù)，蓝(lán)色则(zé)表(biǎo)示相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际(jì)上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对(duì)前景背景已婚男人经常找你聊天是什么意思，一个愿意陪你聊天的已婚男人分(fēn)离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提(tí)取(qǔ)和标记之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗(àn)物质(zhì)，图形看(kàn)起(qǐ)来(lái)不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的(de)。这就意味(wèi)着。

用了(le)一个简单(dān)的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不(bù)同(tóng)的观(guān)测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果(guǒ)能(néng)够(gòu)找(zhǎo)到这种粒(lì)子的(de)存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么(me)？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的(de)几(jǐ)十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与常规物(wù)质相互(hù)作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科(kē)学家们(men)已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地(dì)学(xué)实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器(qì)，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测(cè)率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学(xué)家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可能是(shì)人类发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意(yì)味着我们(men)也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方(fāng)向是一致的(de)，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好(hǎo)达到(dào)完全一(yī)致，这(zhè)是理论(lùn)上(shàng)地球穿越(yuè)暗物(wù)质流(liú)最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实(shí)际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河(hé)系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这(zhè)个理(lǐ)论的(de)有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他(tā)的情况，造(zào)成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南(nán)半球建立(lì)了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节(jié)与之前的实验室正好(hǎo)相反，而(ér)在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个实验室(shì)是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物质所存(cún)在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但(dàn)是由于(yú)这个实验室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截(jié)至目前(qián)还无(wú)法提(tí)供(gōng)相应的(de)数据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望(wàng)远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相(xiāng)同(tóng)，但它的(de)宽(kuān)视(shì)场仪(yí)器提供的视野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗(àn)物(wù)质(zhì)背后的(de)奥秘，对于探测(cè)的(de)结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质(zhì)效应，会支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命(mìng)进(jìn)化的一个(gè)重(zhòng)要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论得(dé)到(dào)进一步的证实，那(nà)么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不会(huì)意味着人(rén)类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造(zào)生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前提是要先找(zhǎo)到暗(àn)物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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