宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在科学无(wú)法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是(shì)什么(me)？人(rén)类为(wèi)了寻(xún)找暗物质存在(zài)的证据(jù)，科学家们(men)在(zài)过去的几十年(nián)当中进行了超过50次的(de)长期实(shí)验，但是却(què)没(méi)有(yǒu)发(fā)现任何的有效(xiào)证据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出版的(de)自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一(yī)书中(zhōng)，埃(āi)萨(sà)克(kè)牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，它(tā)揭(jiē)示了(le)宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当(dāng)天(tiān)文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通(tōng)过(guò)天王星运行轨道的异(yì)常，推(tuī)算并且发现了(le)海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律所取得(dé)重大天文成就的例子。但是这些发(fā)现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或(huò)者是(shì)星团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开(kāi)始变得(dé)诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正在研究和(hé)测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数(shù)千个星(xīng)系所组成的巨(jù)大(dà)星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度(dù)学的(de)质(zhì)量(liàng)"，需(xū)要(yào)的数据是测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各(gè)个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测(cè)量(liàng)结果(guǒ)出(chū)来之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的(de)形式所存在(zài)，我们无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的速度比(bǐ)理论上(shàng)要快(kuài)得(dé)多，按(àn)照牛(niú)顿(dùn)的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系的质(zhì)量(liàng)所(suǒ)产生(shēng)的引(yǐn)力是(shì)无法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部分(fēn)不(bù)可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上的运行速度就会(huì)越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结(jié)果却(què)让人(rén)感到不可思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，在(zài)星系当(dāng)中如果没(méi)有足够大的(de)质量来(lái)吸(xī)引它(tā)们(men)，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基于(yú)这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用一(yī)种(zhǒng)相对标(biāo)准的(de)方(fāng)法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测(cè)量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴上距(jù)离星系(xì)中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认(rèn)为是(shì)由(yóu)暗物质的力量进入(rù)其中(zhōng)。

于是科学家们通过射(shè)电(diàn)望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)更远距(jù)离的(de)氢元素，发现它(tā)们的旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛(niú)顿(dùn)的力(lì)学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位(wèi)于银(yín)河(hé)系(xì)的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的(de)运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太(tài)阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速(sù)度的原因很可能就是存在着一种我们(men)看(kàn)不到的物(wù)质，是(shì)这些(xiē)暗物质的引力效应将星(xīng)系(xì)聚(jù)集在了一(yī)起。

也(yě)是(shì)从这时(shí)开始，越来越多的研究(jiū)人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道(dào)的速度(dù)，估算在(zài)星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释(shì)这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发(fā)现了一(yī)个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动是(shì)可以(yǐ)用正常的物质和力(lì)学(xué)定律来解释的(de)。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的(de)另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成(chéng)这些现象的除了(le)暗物质(zhì)的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解(jiě)的(de)方式运动。但(dàn)是(shì)上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于(yú)在星(xīng)系(xì)团(tuán)之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光(guāng)年的规(guī)模上，巨大的(de)质量之间会产生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我们需要对(duì)现在(zài)的物理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证据(jù)，这些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙德理论所没(méi)法(fǎ)解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的(de)星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星团，它们大部(bù)分的普通质量(liàng)都(dōu)在(zài)星系的(de)气体当中(zhōng)。当星(xīn略备薄酒的意思下一句，略备薄酒的读音r: #ff0000; line-height: 24px;'>略备薄酒的意思下一句，略备薄酒的读音g)团(tuán)以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气体(tǐ)的相互(hù)作用(yòng)就会导致温度(dù)的急剧升高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们(men)通过什么(me)来验证它的质量区(qū)域(yù)到底是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥(yáo)远的天(tiān)体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光(guāng)都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超(chāo)大质量的黑洞或者(zhě)是(shì)暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方法就是(shì)当(dāng)星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗(àn)物质则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留(liú)下了(le)各相同(tóng)性的微(wēi)波(bō)辐射(shè)。其中红色的(de)部(bù)分表示温度(dù)较(jiào)高的(de)区域，蓝(lán)色(sè)则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它们(men)之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们(men)通过对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和(hé)标记之后发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物(wù)质(zhì)的(de)增(zēng)加，一(yī)些峰值的(de)幅度会减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大约(yuē)是普通物(wù)质的(de)5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星(xīng)系当中恒星运动(dòng)所需要的暗(àn)物质比例是一致的。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类型(xíng)的(de)粒子(zi)，它们不参与任何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能(néng)够(gòu)找到这种粒子的存(cún)在，就相当于(yú)找到了暗物质存在的(de)实际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什(shén)么？科学家们(men)已经提出(chū)了数(shù)十种(zhǒng)的(de)假想目标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的实验方(fāng)式(shì)也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看(kàn)不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会(huì)与常规(guī)物(wù)质相互作用的(de)“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了(le)超过(guò)50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一(yī)个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高(gāo)的探测器(qì)，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的周(zhōu)期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声称(chēng)观测到(dào)了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年的数据(jù)收集，人们发(fā)现了(le)一个(gè)有趣的事(shì)情。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份(fèn)达到(dào)峰值(zhí)，然(rán)后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样(yàng)。一(yī)些(xiē)科(kē)学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么(me)暗物质会(huì)产(chǎn)生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意味着我(wǒ)们(men)也在以这(zhè)样(yàng)的(de)速度(dù)在穿(chuān)越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围(wéi)绕太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太阳环绕银(yín)河(hé)系的(de)方(fāng)向是一(yī)致的(de)，而另外半(bàn)年则与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完(wán)全一(yī)致，这是理(lǐ)论(lùn)上地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科学家认为(wèi)这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员们所观测(cè)到(dào)的(de)周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成(chéng)这种年(nián)度周期(qī)信号的差异也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符(fú)合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南(nán)半球建(jiàn)立了(le)一个几乎相同的(de)实验室，这里(lǐ)的(de)季节与(yǔ)之前的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里可(kě)以(yǐ)得(dé)到(dào)相同的信(xìn)号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非(fēi)常有(yǒu)力(lì)的证据(jù)了(le)。但是由于(yú)这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所以截(jié)至(zhì)目前还无法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新的(de)望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用(yòng)途(tú)就是(shì)探索暗物质(zhì)背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结(jié)果，我们(men)只能拭目以待(dài)了。费米实验室(shì)粒子天体物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们(men)极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那(nà)么遍(biàn)布(bù)宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会(huì)不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创造生命。当然(rán)，这些(xiē)推论的大前提是要(yào)先找(zhǎo)到(dào)暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是(shì)我更(gèng)新的动力！

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