宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类(lèi)为(wèi)了(le)寻找暗物(wù)质(zhì)存在的证据(jù)，科学(xué)家们在(zài)过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的(de)长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何(hé)的有效证(zhèng)据。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然(rán)哲(zhé)学(xué)数(shù)学(xué)原理一书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了(le)宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规律。往后的(de)几百年来，当(dāng)天文(wén)学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的(de)天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现都是(shì)应(yīng)用万(wàn)有引力(lì)定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可当我们(men)上升到星系(xì)或者是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研究和测量(liàng)后发星系团的质量(liàng)。这是一(yī)个由数千(qiān)个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质(zhì)量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是(shì)获得其"光度学(xué)的(de)质量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质量的计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测量(liàng)星系团中的各个星(xīng)系相对于星系(xì)团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不(bù)以可(kě)见(jiàn)光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的(de)过(guò)程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质(zhì)量所(suǒ)产生的(de)引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了(le)，除(chú)非(fēi)有一种神(shén)秘的力量(liàng)在起作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出了这样部(bù)分不可(kě)见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是它们却(què)占据(jù)着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人(rén)们对这样的一(yī)种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文(wén)学(xué)家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上(shàng)来说(shuō)，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人(rén)感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不(bù)变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如(rú)果(guǒ)没有足够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对(duì)标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当(dāng)中气(qì)体在(zài)X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果(guǒ)出(chū)现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的(de)力量进(jìn)入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测(cè)量了距离(lí)星系中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它们的旋转速度并不(bù)符合(hé)牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际(jì)速度(dù)远远大于理论速度，那么(me)产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加速度(dù)的原因很(hěn)可能就(jiù)是存(cún)在着(zhe)一种(zhǒng)我们看不(bù)到的(de)物(wù)质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存(cún)在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量占整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是(shì)唯一可以解释(shì)这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会(huì)出现速度(dù)上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学家还发(fā)现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的(de)千(qiān)分(fēn)之一。

酒店的大镜子对着床做什么用的，酒店的镜子对着床做什么用的>

所以在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，该星(xīng)系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析(xī)。但(dàn)是科(kē)学家们使(shǐ)用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的(de)详细(xì)测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系(xì)中的恒星运(yùn)动是(shì)可(kě)以用正常(cháng)的物(wù)质和力(lì)学定(dìng)律来(lái)解释(shì)的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物(wù)质，已经被(bèi)附(fù)近(jìn)的另一个(gè)大(dà)星(xīng)系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没有任何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗(àn)物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可(kě)能就是人(rén)类对(duì)引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是(shì)不同的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着(zhe)它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系和(hé)星团的尺度(dù)，引力之间的相互(hù)作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们(men)需要(yào)对现在的(de)物(wù)理定律(lǜ)进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物(wù)质(zhì)存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样的(de)星团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互(hù)作用就会导致温度的(de)急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们通过什么来验证它(tā)的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地(dì)看(kàn)到很多(duō)星(xīng)系(xì)似(shì)乎被拉伸产生了(le)巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些星系本身并不是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出(chū)了(le)什么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥(yáo)远(yuǎn)的(de)天体和(hé)我(wǒ)们地(dì)球上(shàng)的观测(cè)者之(zhī)间(jiān)。被一(yī)个质量超级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的(de)引力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对(duì)子弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质量区域(yù)并不(bù)是(shì)在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体(tǐ)被(bèi)卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在(zài)两边形成了(l酒店的大镜子对着床做什么用的，酒店的镜子对着床做什么用的e)引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系(xì)团的(de)引力透镜研究(jiū)也被(bèi)认为是暗物(wù)质存(cún)在的迄今为止最(zuì)好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无(wú)阻(zǔ)地穿越在宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部分表示温度较(jiào)高的(de)区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷的区域(yù)，但(dàn)实际(jì)上它(tā)们之(zhī)间(jiān)的(de)温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离(lí)后的(de)二(èr)值(zhí)图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形(xíng)看(kàn)起来不(bù)应该是这样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的(de)增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释星系当(dāng)中恒(héng)星运(yùn)动所需要(yào)的暗物质比例(lì)是一致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单的理(lǐ)论框架(jià)，就很好地解(jiě)释(shì)了很多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本(běn)质(zhì)就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某种(zhǒng)类型(xíng)的(de)粒(lì)子，它(tā)们不参与任(rèn)何其他的(de)电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以(yǐ)如(rú)果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的(de)存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提(tí)出(chū)了(le)数十(shí)种的假想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这(zhè)些不(bù)同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去酒店的大镜子对着床做什么用的，酒店的镜子对着床做什么用的的几十年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎(hū)不会与常(cháng)规物(wù)质相互(hù)作(zuò)用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次(cì)的(de)实验，却没有任何(hé)实质性(xìng)的发现，除(chú)了一(yī)个地方，意大利的(de)格兰萨索山(shān)，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼(lóu)高的探(tàn)测(cè)器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年的数(shù)据收集，人(rén)们发现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率(lǜ)会在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这(zhè)可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球(qiú)围绕(rào)太阳的方向与太阳(yáng)环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管(guǎn)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(xié)，但是这(zhè)并不影响这个(gè)理论的有效(xiào)性。

因此科学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员(yuán)们所观(guān)测(cè)到的周期性(xìng)信号。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数(shù)量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在(zài)南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节(jié)与之前(qián)的实(shí)验(yàn)室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号(hào)，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的非常有(yǒu)力(lì)的(de)证据了。但(dàn)是由(yóu)于(yú)这(zhè)个实验室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法提供(gōng)相应(yīng)的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的望(wàng)远镜，这台太(tài)空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗(àn)物(wù)质(zhì)背后的奥(ào)秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应(yīng)，这种暗物(wù)质效(xiào)应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证实，那(nà)么遍(biàn)布(bù)宇宙(zhòu)当(dāng)中的(de)暗物(wù)质会(huì)不(bù)会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物(wù)质(zhì)正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当(dāng)然，这些(xiē)推(tuī)论的大前提是要先找到暗(àn)物质存(cún)在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我(wǒ)更新的(de)动(dòng)力！

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