宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物(wù)质(zhì)又究竟是什么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除了(le)一个(gè)地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动(dòng)的规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某些天(tiān)体运行轨道出(chū)现异(yì)常，不符合万(wàn)有引力定律的(de)时候，他(tā)们就(jiù)会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过(guò)天王星运行轨道(dào)的(de)异常(cháng)，推算并且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所(suǒ)取得(dé)重大(dà)天文成(chéng)就的(de)例(lì)子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可(kě)当我们上升到(dào)星系或者(zhě)是(shì)星团(tuán)的(de)尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量后发星系团的(de)质量。这是一个由(yóu)数千个星系(xì)所组成的(de)巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团的质量一(yī)般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结(jié)果一致(zhì)，就可以确定其(qí)质量的范围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团(tuán)中(zhōng)的(de)各个(gè)星系相对于星系团的运动速(sù)度。当(dāng)测量(liàng)结(jié)果出来之(zhī)后，兹(zī)威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们(men)无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很多星系的速(sù)度比理论(lùn)上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质(zhì)量所产(chǎn)生的(de)引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出(chū)星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的(de)力量(liàng)在起作用，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样(yàng)部(bù)分不可见(jiàn)的(de)暗(àn)质，它不发(fā)散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是(shì)当时的(de)人们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒(héng)星在其(qí)轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的(de)万有(yǒu)引力定律，在(zài)星(xīng)系当中如果(guǒ)没(méi)有足(zú)够大的质量(liàng)来(lái)吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学(xué)家们(men)会使用一种相对标准的方法来解释(shì)暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方(fāng)法就是测(cè)量星(xīng)系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的(de)旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗物质的力量(liàng)进(jìn)入其(qí)中。

于是科学(xué)家(jiā)们(men)通过射电望远镜测(cè)量(liàng)了距离星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于(yú)银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太(tài)阳系的(de)运行(xíng)速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么(me)产生以(yǐ)上(shàng)这种向(xiàng)心加速度(dù)的(de)原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看不到的(de)物质，是这(zhè)些暗物质的(de)引(yǐn)力(lì)效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学(xué)家(jiā)根据星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整个星系(xì)质(zhì)量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质(zhì)并(bìng)不是(shì)唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出(chū)现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文(wén)学家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离(lí)地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大(dà)小和银河(hé)系(xì)不(bù)多，但是(shì)星系当(dāng)中存(cún)在(zài)的恒星数量却只有银河(hé)系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分(fēn)崩(bēng)离析。但(dàn)是(shì)科(kē)学(xué)家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是(shì)可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力(lì)学定律来解释的。那(nà)么又有(yǒu)人(rén)提出(chū)，也许(xǔ)该星系的(de)暗(àn)物质，已经被附(fù)近的另一(yī)个大星系剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是(shì)人类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星系和星(xīng)团的(de)尺度，引力之间的相互(hù)作用则是(shì)不同的方(fāng)式。对(duì)于在(zài)星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入(rù)了外(wài)部(bù)场效应的(de)概念(niàn)，指的是在数百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味(wèi)着(zhe)我们需要(yào)对(duì)现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们大部(bù)分的普(pǔ)通(tōng)质量都(dōu)在星系的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际(jì)气体的相互作用就会导致温(wēn)度的(de)急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系(xì)团大(dà)部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那么我们(men)通过(guò)什(shén)么来验证它的质量(liàng)区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们(men)可以明显地看到很(hěn)多星(xīng)系(xì)似乎(hū)被拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的(de)形(xíng)变。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什么问题，而(ér)是这样(yàng)极(jí)遥远的(de)天(tiān)体和我们地球上的观测者之间。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的(de)东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星(xīng)系(xì)的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是引力(lì)透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它(tā)的大质量区(qū)域(yù)并不是在中间(jiān)，而(ér)是(shì)在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的解释方法(fǎ)就是(shì)当(dāng)星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这(zhè)个区(qū)域，并在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的(de)理(lǐ)论(lùn)证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇(yǔ)宙(耐克折扣店是真的吗，街边的耐克折扣店是真的还是假的zhòu)当中最古(gǔ)老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高(gāo)的(de)区域，蓝色(sè)则表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域(yù)提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变(biàn)得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗物(wù)质比例是一致的。这(zhè)耐克折扣店是真的吗，街边的耐克折扣店是真的还是假的就(jiù)意味(wèi)着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地(dì)解(jiě)释了很多(duō)不同的(de)观(guān)测结果。而暗物质的(de)本(běn)质就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通(tōng)过(guò)引力(lì)来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能(néng)够找到这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了(le)数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子(zi)所需(xū)要的实验方式(shì)也(yě)不(bù)相同。在过去(qù)的(de)几十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不(bù)会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已经(jīng)进行(xíng)了(le)超过50次的实验(yàn)，却没有任何实(shí)质性的发现，除(chú)了一(yī)个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑(bēi)斯耐克折扣店是真的吗，街边的耐克折扣店是真的还是假的山(shān)脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大(dà)的地学实验室(shì)，这个(gè)实(shí)验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高(gāo)的(de)探测(cè)器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到了(le)某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年的数(shù)据(jù)收(shōu)集，人们发现了一个(gè)有趣(qù)的(de)事情(qíng)。探测率会在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到(dào)最低(dī)，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是(shì)人(rén)类发现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进(jìn)行(xíng)移动(dòng)，那(nà)么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意(yì)味着我们也(yě)在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会(huì)产(chǎn)生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银(yín)河系的(de)方向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系(xì)相(xiāng)对银河(hé)系的平面(miàn)呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们(men)所观(guān)测到(dào)的周期(qī)性信号。当然也可(kě)能有其他的(de)情况，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的差异(yì)也可(kě)能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的(de)水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客(kè)的数(shù)量也符合这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南半球建立了(le)一个几乎(hū)相同的实验室(shì)，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在(zài)这里，地(dì)球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运动特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证据(jù)了。但是(shì)由于这个(gè)实验(yàn)室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃(bó)望(wàng)远镜相同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视(shì)野是(shì)哈勃(bó)红外仪(yí)器(qì)的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了(le)。费米实验室粒(lì)子天(tiān)体物(wù)理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它(tā)们极(jí)有可能拥(yōng)有另一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持(chí)宇宙当(dāng)中(zhōng)生命(mìng)的诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命进化的一(yī)个重要因(yīn)素(sù)。

如果这一(yī)理论得到(dào)进(jìn)一步的证实(shí)，那么(me)遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样(yàng)的效应创造生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大(dà)前提是要先(xiān)找到暗物质(zhì)存在的实(shí)际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的动力(lì)！

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