宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存(cún)在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了(le)寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家们(men)在过去的几十(shí)年当中进(jìn)行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的有早晨的太阳叫什么，早晨的太阳叫什么雅称效证(zhèng)据(jù)。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运动的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来(lái)，当(dāng)天文(wén)学家(jiā)们发(fā)现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会(huì)知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大天(tiān)文成就的例子(zi)。但是这些(xiē)发现都是(shì)在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我们(men)上升到星系或(huò)者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗(fú)里茨兹威基正在(zài)研究和(hé)测量后发星系(xì)团的质量(liàng)。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系团(tuán)的(de)质(zhì)量一般(bān)会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可(kě)以确定其(qí)质量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是(shì)获得其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个(gè)星系(xì)的光度。

第(dì)二种是动力(lì)学(xué)质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的各(gè)个星(xīng)系相对于星(xīng)系(xì)团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然(rán)是“光度(dù)学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量(liàng)并不(bù)以可见光(guāng)的(de)形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团中很(hěn)多星系的速度比理论上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些(xiē)可(kě)见星系的质量所产生的引(yǐn)力是(shì)无法将它(tā)们束(shù)缚(fù)在星系团内(nèi)的，它(tā)们(men)早就(jiù)应(yīng)该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来(lái)源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的(de)暗质(zhì)，它不(bù)发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当时的(de)人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星系(xì)中的(de)恒(héng)星运(yùn)动。理论上来(lái)说(shuō)，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒(héng)星在(zài)其轨道(dào)上的(de)运行速度就会越慢(màn)。但(dàn)是(shì)他们观测的结果却(què)让人感到不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的(de)增加，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种相对标准的(de)方法来解(jiě)释(shì)暗物质(zhì)的存在(zài)，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴上距(jù)离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力(lì)量进入其(qí)中(zhōng)。

于(yú)是(shì)科学家(jiā)们通过(guò)射电(diàn)望远镜(jìng)测(cè)量了距离星系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度(dù)并不符(fú)合牛顿的力学(xué)定(dìng)律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度(dù)应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么产生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原因很(hěn)可能就是存在着一(yī)种我们看不(bù)到(dào)的物(wù)质，是这些(xiē)暗物质的(de)引力效(xiào)应将星系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨(guǐ)道(dào)的速(sù)度，估算在星(xīng)系当中暗物(wù)质的质(zhì)量(liàng)占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但(dàn)是星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物(wù)质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是(shì)科学家们使用最先进的(de)望(wàng)远镜对(duì)其进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测(cè)量(liàng)之(zhī)后，发(fā)现星系中的(de)恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系(xì)的暗物质(zhì)，已经被附(fù)近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪(guài)的(de)是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引力(lì)的(de)理解还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是(shì)不(bù)同的，这意味(wèi)着在(zài)行(xíng)星系尺度(dù)中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的(de)方式运(yùn)动。但(dàn)是(shì)上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用(yòng)则是不同(tóng)的方(fāng)式。对于在星系(xì)团之间的(de)相互作用，科学家(jiā)还(hái)引入(rù)了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数百万(wàn)光年的(de)规模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要对现在(zài)的物理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当(dāng)中还(hái)有(yǒu)关于暗物(wù)质存在的其(qí)他的理论证据，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系(xì)团(tuán)所组成，类(lèi)似这(zhè)样(yàng)的(de)星(xīng)团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量都在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用(yòng)就会(huì)导(dǎo)致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰(pèng)撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部分的质(zhì)量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们(men)通过什么来验证它的质量(liàng)区域到底是不是集中(zhōng)在中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到(dào)很(hěn)多星系似乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了(le)什(shén)么问(wèn)题(tí)，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质量(liàng)超级巨大的(de)天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的(de)引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团(tuán)观测的(de)时候，发(fā)现它的大质量区(qū)域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域(yù)，并在两边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开(kāi)始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经过了(le)130多(duō)亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在宇宙空间(jiān)背景上留(liú)下了(le)各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高的(de)区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域(yù)，但实际上它们(men)之(zhī)间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科学(xué)家们通过对前景背景分(fēn)离(lí)后的二值(zhí)图(tú)像进行连通域提(tí)取和(hé)标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起(qǐ)来不(bù)应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的(de)幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我(wǒ)们需要的暗(àn)物质大(dà)约(yuē)是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍(bèi)。这(zhè)个数(shù)字与解(jiě)释星(xīng)系当中恒星运动所需要(yào)的暗物(wù)质比(bǐ)例(lì)是(shì)一致的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的(de)理论框架，就(jiù)很好地(dì)解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是(shì)宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类型的(de)粒子，它们不(bù)参与(yǔ)任何(hé)其他的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当(dāng)于找到了(le)暗物质存在(zài)的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么(me)？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目(mù)标(biāo)粒子所需要的实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科(kē)学(xué)家们(men)已经(jīng)进行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一直(zhí)致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学(xué)家(jiā)声称(chēng)观测到(dào)了(le)某种信号(hào)。经过了20多年的数据(jù)收集(jí)，人们(men)发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕着银河(hé)系进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意(yì)味着(zhe)我们也在以这样(yàng)的速度(dù)在穿越(yuè)着暗(àn)物质流(liú)，这个过(guò)程(chéng)中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的(de)方向与太阳环绕银河系(xì)的(de)方向是一致的，而另外(wài)半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解(jiě)释，研究(jiū)人员们所观早晨的太阳叫什么，早晨的太阳叫什么雅称(guān)测(cè)到的(de)周期性信(xìn)号。当(dāng)然(rán)也可能有其他的(de)情况，造成这种年(nián)度周期(qī)信号的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量(liàng)也符(fú)合这(zhè)个周期(qī)的(de)规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们(men)又(yòu)在南(nán)半(bàn)球建立(lì)了(le)一个几乎相同的(de)实验室(shì)，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的运动特(tè)征和第一个实(shí)验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于(yú)这个实验(yàn)室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至(zhì)目(mù)前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格(gé)雷(léi)斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望(wàng)远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提(tí)供(gōng)的(de)视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关(guān)键的(de)用途就是探索暗物质背(bèi)后的(de)奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学(xué)家丹(dān)琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极(jí)有可能(néng)拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的(de)一个(gè)重(zhòng)要(yào)因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质(zhì)会不会意味着(zhe)人(rén)类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落(luò)的行星上(shàng)，暗物质正(zhèng)在(zài)通(tōng)过这样的(de)效应创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

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