宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在(zài)的(de)证据，科(kē)学家们在过去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲学(xué)数学原理一(yī)书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当(dāng)天文(wén)学家们发现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过引(yǐn)力(lì)在摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力定律所取得(dé)重(zhòng)大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系或(huò)者(zhě)是(shì)星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测(cè)量(liàng)后发星系团(tuán)的质量。这是(shì)一(yī)个由数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的(de)巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系团的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个(gè)星系的光度。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量的计(jì)算，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星系(xì)团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测(cè)量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了(le)，“动力(lì)学质(zhì)量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所存(cún)在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡(guǐ)异的(de)是(shì)，在测量速(sù)度的过(guò)程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论(lùn)上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见(jiàn)星系的(de)质量所(suǒ)产(chǎn)生的引(yǐn)力是(shì)无(wú)法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来(lái)源(yuán)于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们(men)却(què)占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是(shì)当时的人(rén)们对这(zhè)样的一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力(lì)定律(lǜ)，在星系当中如果(guǒ)没有足够(gòu)大的质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星(xīng)早就(jiù)被甩(shuǎi)到(dào)宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标(biāo)准的方(fāng)法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这种方法就是测(cè)量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系(xì)中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜测量了(le)距离星系(xì)中(zhōng)心(xīn)更远距离(lí)的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系(xì)也不例外，太阳系(xì)位于银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系(xì)的运行速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加(jiā)速(sù)度(dù)的(de)原因(yīn)很可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质的(de)引(yǐn)力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在星系当中暗(àn)物质的质量占整(zhěng)个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解(jiě)释(shì)这个现象的(de)原(yuán)因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但(dàn)是(shì)星系当中存在(zài)的恒星数(shù)量却只有银河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时(shí)的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用2升是多少斤啊 2升是多少毫升正常的(de)物(wù)质和力学定律(lǜ)来(lái)解释的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附(fù)近的另(lìng)一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇(qí)怪(guài)的是，它(tā)的附近没(méi)有任何星系存(cún)在。造成这些现(xiàn)象的(de)除了暗(àn)物质的假说之外，另一(yī)种可能(néng)就(jiù)是人(rén)类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是(shì)不同的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解(jiě)的(de)方式运动。但是上升到(dào)星系和星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团(tuán)之间的(de)相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊(shū)的效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们需要对(duì)现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物(wù)质假说(shuō)理论就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大(dà)部分的普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度(dù)的急剧(jù)升高，速(sù)度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在(zài)的(de)中间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么(me)来验证它(tā)的质量(liàng)区域(yù)到底是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回(huí)了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实(shí)这些星系本身(shēn)并不是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜出了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大质量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生(shēng)了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可能是超(chāo)大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并(bìng)不(bù)是(shì)在中间，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发生(shēng)全部的(de)碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质(zhì)量(liàng)气(qì)体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子(zi)弹星系(xì)团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也被认为(wèi)是(shì)暗物质存在的迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理(lǐ)论(lùn)证据。

除(chú)此之(zhī)外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光(guāng)终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了各(gè)相同(tóng)性的(de)微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温(wēn)度较高的(de)区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区(qū)域，但(dàn)实际上(shàng)它们(men)之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图像(xiàng)进(jìn)行连通域提取和标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变(biàn)得(dé)看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例是(shì)一(yī)致的。这(zhè)就意(yì)味(wèi)着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好(hǎo)地解释(shì)了很多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经提出了(le)数十(shí)种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而(ér)要寻(xún)找(zhǎo)这些(xiē)不同的目标粒(lì)子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了(le)寻(xún)找这(zhè)些看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家们(men)已经进(jìn)行(xíng)了超过50次的(de)实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的(de)地学实(shí)验(yàn)室(shì)，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼高的(de)探测(cè)器，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观(guān)测到了(le)某种(z2升是多少斤啊 2升是多少毫升hǒng)信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人(rén)们发现(xiàn)了一(yī)个(gè)有趣的(de)事情。探(tàn)测(cè)率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在20年当中每(měi)年(nián)都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质会(huì)产生周期(qī)性(xìng)的(de)年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们(men)讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着(zhe)我们也在(zài)以这样的(de)速度(dù)在(zài)穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应(yīng)的(de)振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太(tài)阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银(yín)河(hé)系的方向是(shì)一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地(dì)球穿越暗(àn)物(wù)质流最快(kuài)的时(shí)段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到了最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用来解释，研(yán)究人员们所观测到的(de)周期性信号。当然也(yě)可(kě)能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信号(hào)的差(chà)异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同(tóng)的(de)实验室，这里(lǐ)的季(jì)节与之(zhī)前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验室(shì)是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的(de)证(zhèng)据了。但(dàn)是(shì)由于这个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外(wài)，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫做“南(nán)希格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待(dài)了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的(de)诞(dàn)生，或者说是生命进化(huà)的(de)一个重要(yào)因素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进(jìn)一步的(de)证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这样的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的(de)实(shí)际证据。那么小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新(xīn)的动力！

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