宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会(huì)存在科学(xué)无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什么(me)？人(rén)类为(wèi)了(le)寻找暗(àn)物质存在(zài)的证据，科学家们在(zài)过去的(de)几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的(de)长(zhǎng)期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当天文学家们发现某(mǒu)些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行(xíng)轨道(dào)出现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知(zhī)道(dào)，周围一定有未知的天体通过(guò)引(yǐn)力在摄(shè)动(dòng)它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推算并且(qiě)发(fā)现了海王星(xīng)的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系(xì)或者是星团的(de)尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发(fā)星吹埙为什么不吉利 吹埙是有氧运动吗系团的(de)质量。这(zhè)是一(yī)个由(yóu)数千个(gè)星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是(shì)测量各个(gè)星(xīng)系(xì)的光度。

第二(èr)种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的各(gè)个星(xīng)系相对于星系团(tuán)的(de)运(yùn)动速(sù)度(dù)。当(dāng)测量(liàng)结果出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是“光度学质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光(guāng)的形式所存(cún)在(zài)，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发(fā)现星(xīng)系团中很多(duō)星系(xì)的速(sù)度(dù)比(bǐ)理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的(de)质量所产生的(de)引力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在(zài)星系(xì)团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出(chū)星(xīng)系(xì)团之外了，除(chú)非有一种神秘的(de)力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基(jī)提出(chū)了这样部分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但(dàn)是它们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的(de)人们对这(zhè)样(yàng)的一种说(shuō)法不(bù)屑一(yī)顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗(àn)物(wù)质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在观测仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其(qí)轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不(bù)可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可(kě)是根据牛(niú)顿的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在(zài)星(xīng)系当中(zhōng)如(rú)果没有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对标准的(de)方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上(shàng)气体的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果(guǒ)出现异(yì)常的(de)结(jié)果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗物(wù)质的力量(liàng)进(jìn)入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远镜测(cè)量了(le)距(jù)离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的(de)力学定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银(yín)河系(xì)的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力(lì)定律进行计(jì)算，太阳系(xì)的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远大(dà)于理论速度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始，越来越(yuè)多(duō)的研(yán)究人员开始(shǐ)相信暗物质的(de)存在。科学(xué)家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)暗(àn)物质(zhì)的质(zhì)量占整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一(yī)可(kě)以解释(shì)这(zhè)个现象的原因。在一(yī)项(xiàng)新(xīn)的(de)研究当中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年，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(zhǐ)有银河系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是(shì)科学(xué)家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细(xì)测(cè)量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是(shì)可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么(me)又有人(rén)提出(chū)，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一个大星系(xì)剥离了(le)。奇(qí)怪的是(shì)，它的附(fù)近没有任何星系(xì)存在。造(zào)成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外，另一(yī)种可(kě)能就是人(rén)类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全(quán)面，引力(lì)很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运动。但是上升到星(xīng)系(xì)和星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，引力之间(jiān)的(de)相互作用则是不(bù)同的方(fāng)式(shì)。对(duì)于在星(xīng)系团(tuán)之间的相互(hù)作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是(shì)在数(shù)百万光年(nián)的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们(men)需要(yào)对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗(àn)物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在(zài)的其他的理论证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星(xīng)团，它们(men)大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时候，星际气体的(de)相(xiāng)互作用就(jiù)会导(dǎo)致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质(zhì)量(liàng)将位于所有(yǒu)这些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域。那么(me)我们(men)通过什(shén)么(me)来验证(zhèng)它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜传(chuán)回了(le)宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清(qīng)照片(piàn)，在(zài)照(zhào)片中我(wǒ)们可以(yǐ)明显地(dì)看(kàn)到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨(jù)大的形(xíng)变(biàn)。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天体和我们地球(qiú)上的观测者(zhě)之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就是引力(lì)透(tòu)镜(jìng)效应。这(zhè)个(gè)巨大的(de)天体可能(néng)是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗(àn)物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区域并不(bù)是在(zài)中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测(cè)到的(de)质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在的(de)迄(qì)今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还(hái)有来(lái)自宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同性的(de)微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色(sè)则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有(yǒu)万(wàn)分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过对(duì)前(qián)景背景分离后的(de)二值图(tú)像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形(xíng)看(kàn)起来(lái)不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值(zhí)，我们需(xū)要(yào)的(de)暗物(wù)质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系(xì)当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论框架(jià)，就很好地解释了(le)很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不参与任(rèn)何其他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来(lái)相(xiāng)互作(zuò)用。所(suǒ)以(yǐ)如果能(néng)够找到这(zhè)种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质(zhì)存(cún)在的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子所需要的(de)实验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了(le)寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会(huì)与常规物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验(yàn)，却(què)没有任何实(shí)质性的发现，除(chú)了一个地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地(dì)学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子(zi)的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来(lái)，这里的科(kē)学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了(le)一个有(yǒu)趣的事情。探测率会(huì)在每(měi)年的6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系(xì)进行(xíng)移动，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的(de)速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所以有半年(nián)的时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳(yáng)环(huán)绕银河(hé)系(xì)的方向是一(yī)致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太(tài)阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时(shí)段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这(zhè)并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科(kē)学(xué)家认为这(zhè)可以(yǐ)用(yò吹埙为什么不吉利 吹埙是有氧运动吗ng)来(lái)解释，研(yán)究人员们所观测到的(de)周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可能有其(qí)他(tā)的情(qíng)况，造成这种年(nián)度周期信(xìn)号(hào)的差异(yì)也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符(fú)合(hé)这个周期的(de)规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们又在(zài)南半球建(jiàn)立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存(cún)在的非常有力的证据了。但是(shì)由于这个(gè)实(shí)验室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还(hái)无(wú)法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视(shì)场仪(yí)器提(tí)供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的(de)用途(tú)就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘(mì)，对(duì)于(yú)探测的(de)结果，我们只能拭目(mù)以待了(le)。费米实(shí)验室粒(lì)子天体物理中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能(néng)拥有(yǒu)另一(yī)种神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是生命进化的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进(jìn)一步的(de)证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意味着人(rén)类并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗物(wù)质正(zhèng)在通过这样的(de)效应(yīng)创造生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的大前提是(shì)要先(xiān)找到暗物质(zhì)存在(zài)的实际(jì)证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点(diǎn)赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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