宇(yǔ)宙是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的(de)长期实验，但是却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示(shì)了(le)宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规(guī)律。往后的几百年(nián)来，当天文(wén)学(xué)家们发现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出(chū)现异(yì)常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知的(de)天体通过引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)的异常，推(tuī)算(suàn)并(bìng)且发现了海王星的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所取得重(zhòng)大天文成就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究(jiū)和测(cè)量后(hòu)发星系团的质(zhì)量。这是一(yī)个由数千(qiān)个星(xīng)系所组(zǔ)成的(de)巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各(gè)个(gè)星系的(de)光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系(xì)团中的各个星系相对于星系团的运动(dòng)速(sù)度。当测量结果出(chū)来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座(zuò)星(xīng)系(xì)团有99%的(de)质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的(de)过(guò)程(chéng)中，兹威基(jī)发(fā)现星系团中很多(duō)星系的(de)速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的(de)运动(dòng)学定律，仅靠这(zhè)些(xiē)可见星系的质(zhì)量所(suǒ)产生的引力是无(wú)法(fǎ)将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这(zhè)种(zhǒng)力(lì)量(liàng)来源(yuán)于某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样(yàng)的一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持(chí)不变(biàn)。可是(shì)根(gēn)据(jù)牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系(xì)当(dāng)中如(rú)果没有足够大的质(zhì)量来(lái)吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现异(yì)常的结果，就认为是由暗(àn)物质的(de)力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通过(guò)射电(diàn)望远(yuǎn)镜测(cè)量了(le)距离星系中心更远距离的(de)氢(qīng)元(yuán)素(sù)，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是存(cún)在着(zhe)一种我们看不到的(de)物质，是这些(xiē)暗物(wù)质的引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越来越多的研(yán)究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物(wù)质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可以解释这个(gè)现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发现了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系(xì)不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物(wù)质，否则(zé)就会(huì)分崩离(lí)析(xī)。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的详细测量之后(hòu)，发现(xiàn)星(xīng)系(xì)中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释(shì)的。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了暗物质(zhì)的假说(shuō)之(zhī)外，另一种可能就是人类对(duì)引力(lì)的(de)理(lǐ)解还不够(gòu)全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中的工作方式是(shì)不(bù)同的(de)，这意味(wèi)着在行星系(xì)尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引力(lì)之间的相互作(zuò)用(yòng)则是(shì)不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之(zhī)间的相互作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家还引(yǐn)入了(le)外部场效应(yīng)的概念，指的是(shì)在数百万光年的规模上，巨(jù)大(dà)的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意(yì)味着我们(men)需要对(duì)现在(zài)的物理定律进行(xíng)修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论(lùn)就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的(de)理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星(xīng)系团所(suǒ)组成(chéng)，类似(shì)这(zhè)样的(de)星团，它们大部(bù)分的普通(tōng)质量都在星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的(de)相(xiāng)互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系(xì)团大部分的(de)质(zhì)量将(jiāng)位于所(suǒ)有这(zhè)些(xiē)气(qì)体所在的中间区域。那么我们(men)通过什么来验证它的质量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实(shí)这(zhè)些(xiē)星(xīng)系(xì)本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会(huì)使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都发生了(le)扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星(xīng)系(xì)团观测(cè)的(de)时候，发现它(tā)的大(dà)质量区(qū)域并(bìng)不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释(shì)方(fāng)法就是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成了引(yǐn)力(lì)透镜。对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)的引力透(tòu)镜研究也(yě)被认为(wèi)是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空(kōng)间背景上(s皇太极的父皇是谁，清朝历代帝王顺序表hàng)留下了各相同性的(de)微(wēi)波辐射(shè)。其中(zhōng)红色(sè)的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的(de)温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过(guò)对前景背(bèi)景分离后的二值图像进(jìn)行连通域(yù)提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的(de)测(cè)量(liàng)值，我们需要的暗(àn)物质大约(yuē)是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致(zhì)的(de)。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不同(tóng)的观测结果。而暗(àn)物质的本(běn)质就是(shì)宇(yǔ)宙当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其(qí)他(tā)的(de)电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在(zài)的实际证据(jù)。这(zhè)种粒(lì)子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这些不同的(de)目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实(shí)验方式(shì)也不相同。在过去的(de)几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验，却(què)没有任(rèn)何实(shí)质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的地(dì)学实验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物(wù)质粒(lì)子(zi)的(de)周期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家声称观测到(dào)了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个(gè)有(yǒu)趣(qù)的(de)事情。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而(ér)且在20年当中每(měi)年(nián)都是(shì)一样。一些科(kē)学家认为这可能是(shì)人类发(fā)现暗(àn)物质的(de)第一(yī)个直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么(me)暗物(wù)质会产生周期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这样的速度在(zài)穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会(huì)产生相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)进行旋转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全(quán)一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达到(dào)了(le)最慢(màn)值(zhí)。尽管在(zài)实(shí)际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳(yáng)系(xì)相对(duì)银(yín)河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不(bù)影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可(kě)以(yǐ)用来(lái)解释(shì)，研(yán)究人员们所观(guān)测到的(de)周(zhōu)期性信号。当然(rán)也(yě)可能(néng)有其他的(de)情(qíng)况，造(zào)成这(zhè)种年度周期信号的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山(shān)上(shàng)的(de)积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科(kē)学家(jiā)们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的(de)运动特征和(hé)第一个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常(cháng)有力的证据(jù)了。但是由于这个实(shí)验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚建成(chéng)不(bù)久，所以截至(zhì)目前还无法(fǎ)提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提(tí)供的视野是(shì)哈勃(bó)红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理(lǐ)中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进(jìn)化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论皇太极的父皇是谁，清朝历代帝王顺序表得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前提是要先找到(dào)暗物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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