宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释(shì)的(de)“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟是什么(me)？人类为了(le)寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十(shí)年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次的长期(qī)实(shí)验，但是却(què)没(méi)有发现任何的(de)有效(xiào)证据。除了(le)一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的(de)自然(rán)哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动(dòng)的(de)规(guī)律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力(lì)定律的(de)时候，他们(men)就会(huì)知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现了(le)海王星(xīng)的存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得重大天文成就(jiù)的例(lì)子。但(dàn)是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系(xì)或者是星(xīng)团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团的质量一般会使用到(dào)两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是(shì)测量(liàng)各个星系的(de)光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算(suàn)，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的各(gè)个星系相对于星系团的运(yùn)动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度(dù)学(xué)质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量(liàng)并(bìng)不以可见光的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡异的(de)是，在测量(liàng)速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团中很(hěn)多星系(xì)的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的(de)质量所产生的引力是(shì)无法将(jiāng)它(tā)们束(shù)缚在(zài)星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力(lì)量来源于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出(chū)了这样部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文(wén)学(xué)家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但是(shì)他们观(guān)测的结果却让(ràng)人感到不(bù)可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系(xì)当中如果没有足(zú)够大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标(biāo)准的(de)方法来(lái)解释暗物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测量星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的(de)结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们(men)通过(guò)射电(diàn)望远镜测(cè)量了(le)距离星(xīng)系中心更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发(fā)现它们的旋转速度并不(bù)符(fú)合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河(hé)系的第三(sān)悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速(sù)度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系(xì)正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银(yín)河系(xì)旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远远大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因(yīn)很可(kě)能就是存在着一种我们(men)看不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越(yuè)多的(de)研究人员开始相信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估算在星(xīng)系当中暗物(wù)质(zhì)的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释这个现象的(de)原(yuán)因。在一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速(sù)度上的(de)微(wēi)小差异。另外，天文(wén)学家(jiā)还发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会(huì)分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的(de)详细测(cè)量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可(kě)以用(yòng)正(zhèng)常的物质和(hé)力学定律来解释的。那么又(yòu)有人提出(chū)，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的(de)另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何(hé)星(xīng)系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就是人类对引力的(de)理解还不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作(zuò)方(fāng)式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按(àn)照(zhào)我们(men)所(suǒ)理解的方式运(yùn)动(dòng)。但(dàn)是上升到星系和星团的(de)尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)则是不同的方式(shì)。对(duì)于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学(xué)家还(hái)引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概念(niàn)，指的(de)是(shì)在数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量(liàng)之(zhī)间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫(jiào)做(zuò)MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这(zhè)意(yì)味着我们需要对现在(zài)的物(wù)理定律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很多人认为暗(àn)物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通质量都(dōu)在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星(xīng)际(jì)气(qì)体的相互作用就会导(dǎo)致温(wēn)度(dù)的(de)急剧升高，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于(yú)所有这些气体所在(zài)的中间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么来验证它的(de)质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在(zài)照片(piàn)中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么问题(tí)，而是这(zhè)样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观(guān)测者之间。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质量的(de)东西的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远星(xīng)系的光都发生了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是(shì)超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星(xīng)系(xì)团(tuán)观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不(bù)是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全(quán)部(bù)的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成(chéng)了(le)引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年(nián)之后，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅(chàng)通(tōng)无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同(tóng)性(xìng)的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的(de)部分(fēn)表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的(de)区域，但实(shí)际上它们(men)之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离(lí)后的二值图像(xiàng)进行连通域提取(qǔ)和标记(jì)之后发(fā)现，如(rú)果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不(bù)应该(gāi)是这样的，而随着暗物(wù)质的增加(jiā)，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得(dé)看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需(xū)要(yào)的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释(shì)星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释了(le)很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本(běn)质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用。所(suǒ)以如(rú)果能(néng)够(gòu)找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在的(de)实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没(méi)有任何实质性(xìng)的发(fā)现，除了(le)一个(gè)地方，意大利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的(de)地学实验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器(qì)，一直致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科(kē)学家声称观测到了(le)某种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人(rén)们发现了(le)一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值，然(rán)后在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一(yī)个(gè)直接证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性(xìng)的年度信(xìn)号(hào西方的几何学来源于什么的勾股之学，认为西方的几何学来源于什么的勾股之学)呢？刚才我们讲了太(tài)阳系(xì)正在(zài)以220公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的(de)速度在(zài)穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时(shí)地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的(de)时间(jiān)，地球(qiú)围(wéi)绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳环绕(rào)银(yín)河系(xì)的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外半年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流(liú)最快(kuài)的(de)时(shí)段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影(yǐng)响这(zhè)个理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家(jiā)认为这可以用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们所(suǒ)观(guān)测到的(de)周(zhōu)期性信(xìn)号(hào)。当然(rán)也可(kě)能有其他的(de)情况，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的数(shù)量也符合(hé)这个(gè)周期(qī)的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同(tóng)的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季(jì)节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个实(shí)验室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非(fēi)常有力的证据了。但(dàn)是(shì)由于(yú)这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供相(xiāng)应的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的(de)望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的(de)宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关(guān)键的用途就是(shì)探索暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物(wù)质存(cún)在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生(shēng)命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不(bù)会意(yì)味着人(rén)类并不(bù)孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)西方的几何学来源于什么的勾股之学，认为西方的几何学来源于什么的勾股之学中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通过(guò)这样(yàng)的效应创造(zào)生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大(dà)前(qián)提(tí)是要先找到暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的(de)支持(chí)是我更新的动力(lì)！

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