宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的(de)证据，科学家们在(zài)过去的几十(shí)年当中(zhōng)进行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实(shí)验(yàn)，但(dàn)是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文(wén)学(xué)家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的(de)时候，他(tā)们就会知道(dào)，周围一定有(yǒu)未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过(guò)天(tiān)王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是(shì)应用万有引力定律(lǜ)所取得(dé)重大天文(wén)成就的(de)例子(zi)。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测沪上两支花暗指谁 沪上两支花是哪两家量(liàng)后发星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些(xiē)星系被引力束(shù)缚(fù)在(zài)一起(qǐ)。测量星系团的质量一(yī)般会(huì)使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一(yī)种是获得其(qí)"光度(dù)学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测(cè)量星系团中的各个星(xīng)系相对于(yú)星系团(tuán)的运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失了，或(huò)者说这99%的质量(liàng)并(bìng)不以可见(jiàn)光的形(xíng)式所存(cún)在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星(xīng)系的(de)速度比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的(de)，它们(men)早(zǎo)就应该(gāi)被(bèi)抛(pāo)出星系团之外了(le)，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却(què)占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们(men)对(duì)这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在(zài)观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其(qí)轨(guǐ)道(dào)上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到(dào)不可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距(jù)离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎(hū)保持(chí)不变(biàn)。可(kě)是(shì)根据牛(niú)顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在星系(xì)当(dāng)中如(rú)果没有足(zú)够(gòu)大的质(zhì)量来(lái)吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会使用一种相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释(shì)暗物质的存在(zài)，这种方法(fǎ)就是测量星系(xì)当中气体在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如(rú)果出现异常的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的(de)旋转速度(dù)并不(bù)符合牛(niú)顿(dùn)的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的(de)太阳(yáng)系也不例外，太阳系(xì)位于银河系的第(dì)三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因很(hěn)可能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集(jí)在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研究人(rén)员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在。科学家(jiā)根据(jù)星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估(gū)算在星系当中暗物(wù)质的(de)质量占整(zhěng)个星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗(àn)物质并不是唯(wéi)一可以解(jiě)释(shì)这个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学家还发现(xiàn)了(le)一(yī)个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在的(de)恒星(xīng)数量(liàng)却只(zhǐ)有银河(hé)系的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常(cháng)的物(wù)质和(hé)力学定律来解释的。那么(me)又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被(bèi)附近的另一(yī)个大星系(xì)剥离了。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何星(xīng)系存(cún)在。造成(chéng)这些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的理解还(hái)不(bù)够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺(chǐ)度空间(jiān)中的(de)工作方式(shì)是(shì)不同的，这(zhè)意味着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天体会沿(yán)着它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系团之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作用，科学家还(hái)引(yǐn)入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们需要对(duì)现在的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这些(xiē)发现(xiàn)也(yě)让很多人认为(wèi)暗物(wù)质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在的(de)其他的(de)理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿(yì)光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气体的相(xiāng)互(hù)作用就会导(dǎo)致(zhì)温(wēn)度(dù)的急(jí)剧升高，速度(dù)大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星(xīng)系(xì)团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们(men)通过什么来验证它的质量区域到底(dǐ)是(shì)不(bù)是集中(zhōng)在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回(huí)了(le)宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩的(de)高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可(kě)以明(míng)显(xiǎn)地看到(dào)很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是(shì)这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们地(dì)球上的(de)观测者之间。被(bèi)一个质量超级(jí)巨(jù)大的(de)天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星(xīng)系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星(xīng)系团观测的(de)时候，发(fā)现它的大(dà)质量区域并不是(shì)在(zài)中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好沪上两支花暗指谁 沪上两支花是哪两家的解释方法就是当(dāng)星(xīng)团发生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可被观测到(dào)的(de)质(zhì)量气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成(chéng)了(le)引力(lì)透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在(zài)的(de)迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论(lùn)证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红色的(de)部分(fēn)表(biǎo)示温度(dù)较高的(de)区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但实际上它们(men)之(zhī)间(jiān)的温差(chà)只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二值图像进行连(lián)通域(yù)提取和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来(lái)不(bù)应该是(shì)这样(yàng)的(de)，而(ér)随(suí)着暗(àn)物质的增加，一些峰值的(de)幅度(dù)会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需(xū)要的暗(àn)物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当(dāng)中恒星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致的(de)。这就意(yì)味(wèi)着。

用了(le)一个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很(hěn)好(hǎo)地解释(shì)了很多不同的观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒(lì)子(zi)到底是什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提(tí)出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不(bù)同(tóng)的(de)目标粒子(zi)所需要的实验方式(shì)也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学(xué)家们(men)已经进行(xíng)了(le)超过(guò)50次的(de)实验，却(què)没有(yǒu)任何实质(zhì)性的发(fā)现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着(zhe)地(dì)球(qiú)上最大的地(dì)学实验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测到了(le)某种(zhǒng)信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率会在每年的(de)6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年(nián)当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发(fā)现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性(xìng)的(de)年(nián)度(dù)信号呢(ne)？刚才我们(men)讲了太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕着银河系进行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也(yě)在以这样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流，这个(gè)过程(chéng)中会(huì)产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环绕(rào)银河(hé)系的(de)方向是一(yī)致的(de)，而另外半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的时候(hòu)，地(dì)球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达(dá)到(dào)完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实际(jì)的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的(de)有效性。

因(yīn)此科学(xué)家(jiā)认为这可以用来(lái)解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他(tā)的情(qíng)况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周(zhōu)期信(xìn)号的差(chà)异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验室(shì)，这里的季节与之前的实验室正(zhèng)好(hǎo)相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿(chuān)过(guò)暗物质(zhì)流的运动(dòng)特征和第一(yī)个(gè)实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这(zhè)里可(kě)以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于(yú)这个(gè)实验室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的(de)数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望(wàng)远镜，这台(tái)太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个(gè)关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米(mǐ)实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能(néng)拥(yōng)有另一(yī)种神秘(mì)的效应，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗(àn)物(wù)质会不会意(yì)味着(zhe)人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的(de)效应(yīng)创造生命。当然，这(zhè)些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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