宇宙是“人为制造”的？为何会存在科(kē)学(xué)无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是(shì)什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们(men)在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没(méi)有(yǒu)发(fā)现任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示(shì)了(le)宇宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文(wén)学(xué)家(jiā)们发现某些天体运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万有引力定(dìng)律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未知的(de)天体通(tōng)过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现(xiàn)了(le)海王星的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王(wáng)星(xīng)的发(fā)现(xiàn)都(dōu)是应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得重(zhòng)大天(tiān)文成(chéng)就(jiù)的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们上升到星系(xì)或者是星团的(de)尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究和测量(liàng)后发星(xīng)系(xì)团的质量。这(zhè)是一个由(yóu)数千个(gè)星系所组成的(de)巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测量星系(xì)团(tuán)的质量一般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可(kě)以确(què)定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的(de)质(zhì)量"，需(xū)要的数据是测(cè)量各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于(yú)星系团(tuán)的运动速度。当测量(liàng)结(jié)果出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发(fā)座星系(xì)团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的(de)形式所存(cún)在(zài)，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系(xì)的(de)速度比理论上(shàng)要快得多，按(àn)照牛(niú)顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它(tā)们束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们早就应该(gāi)被(bèi)抛(pāo)出星系(xì)团(tuán)之外了，除非(fēi)有一种神(shén)秘的力(lì)量在起(qǐ)作用，这种力量来(lái)源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据(jù)着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当时(shí)的人(rén)们(men)对这样的(de)一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说(shuō)，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观(guān)测的结果却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离(lí)的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的万有引力(lì)定律，在星系当(dāng)中(zhōng)如果没有足够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的(de)恒(héng)星(xīng)早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准的方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存(cún)在，这(zhè)种(zhǒng)方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的(de)距(jù)离(lí)，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物(wù)质的力量(liàng)进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测量了距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心更远距离(lí)的(de)氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们(men)的旋(xu利口酒属于什么酒类，利口酒可以直接喝吗án)转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我(wǒ)们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的(de)速度围绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远远大于理(lǐ)论速度(dù)，那(nà)么产生以上(shàng)这(zhè)种向心加速度(dù)的原因很可能就是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引力效(xiào)应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越来(lái)越多(duō)的研(yán)究人(rén)员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星(xīng)系(xì)质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出(chū)现速(sù)度上(shàng)的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球(qiú)大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河(hé)系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的恒(héng)星数量却(què)只(zhǐ)有银河(hé)系(xì)的千分之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须(xū)存(cún)在暗物(wù)质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的(de)望远镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用(yòng)正常的物质和(hé)力学定(dìng)律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有任何(hé)星系存在。造成这(zhè)些现象的(de)除了(le)暗(àn)物质(zhì)的假(jiǎ)说之(zhī)外利口酒属于什么酒类，利口酒可以直接喝吗，另一种可能(néng)就(jiù)是人(rén)类对引力的理解(jiě)还(hái)不够(gòu)全面，引力很(hěn)可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动。但(dàn)是上升到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力之间的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间的(de)相互(hù)作用，科学家还(hái)引入了外(wài)部场效应的(de)概(gài)念，指的(de)是在数百万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意味着我们需(xū)要对(duì)现在的(de)物理定律进行修(xiū)正，这些发(fā)现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗物质(zhì)假说理论就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在(zài)的其他(tā)的理(lǐ)论证据(jù)，这些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论所没法解释(shì)的(de)“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所(suǒ)组成，类(lèi)似这(zhè)样(yàng)的(de)星团(tuán)，它(tā)们大部(bù)分的普(pǔ)通(tōng)质量(liàng)都在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的相互(hù)作用就会导致温度的急(jí)剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所有这些气(qì)体所(suǒ)在的中间(jiān)区(qū)域。那么我(wǒ)们(men)通过什么来(lái)验(yàn)证它(tā)的质量(liàng)区域到(dào)底是(shì)不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在(zài)照片(piàn)中(zhōng)我们(men)可以明(míng)显地看到很(hěn)多星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的(de)天体和(hé)我(wǒ)们地球上的观测者之(zhī)间。被一个(gè)质(zhì)量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东西的(de)引力(lì)，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团观(guān)测的时候(hòu)，发现它的大质(zhì)量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星(xīng)团(tuán)发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观测到(dào)的(de)质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过(guò)了这个区域(yù)，并在两边形成(chéng)了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团(tuán)的(de)引力透镜研(yán)究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄(qì)今(jīn)为止最好的理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过(guò)了130多(duō)亿(yì)年(nián)之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上(shàng)留下了各(gè)相同(tóng)性(xìng)的(de)微波辐射(shè)。其(qí)中红色(sè)的部分表示(shì)温度(dù)较高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们(men)之间(jiān)的温差(chà)只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像(xiàng)进行连(lián)通域提取(qǔ)和(hé)标记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测(cè)量(liàng)值，我们(men)需要的暗(àn)物(wù)质大约(yuē)是普(pǔ)通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的(de)。这就意(yì)味着。

用(yòng)了(le)一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了很多不(bù)同的(de)观(guān)测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本(běn)质(zhì)就是(shì)宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其(qí)他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒子的存(cún)在，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出(chū)了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的目(mù)标粒子(zi)所需(xū)要的实(shí)验方式也(yě)不相同。在过去的几十(shí)年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已经进行(xíng)了超过50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼高的探测器(qì)，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然(rán)后在11月(利口酒属于什么酒类，利口酒可以直接喝吗yuè)降到最低，而且在(zài)20年(nián)当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些科学家认(rèn)为(wèi)这可能是(shì)人类发现暗物(wù)质(zhì)的(de)第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么(me)如果暗(àn)物质存(cún)在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而(ér)另外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地(dì)球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是(shì)理论上(shàng)地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实际(jì)的情况(kuàng)中，太(tài)阳(yáng)系相对(duì)银(yín)河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响(xiǎng)这(zhè)个(gè)理论(lùn)的(de)有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又在南(nán)半球建(jiàn)立了(le)一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动(dòng)特征和(hé)第(dì)一(yī)个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里(lǐ)可以得(dé)到相(xiāng)同的信号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至(zhì)目(mù)前还(hái)无(wú)法提供相应的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，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(xiǎo)跟哈(hā)勃(bó)望(wàng)远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是(shì)探索暗(àn)物质背后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭(shì)目(mù)以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗(àn)物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一(yī)理(lǐ)论得到进一步的证实，那(nà)么(me)遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个(gè)角落的行(xíng)星上(shàng)，暗(àn)物(wù)质正在(zài)通(tōng)过这样(yàng)的(de)效应(yīng)创(chuàng)造生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论的大(dà)前提是要先(xiān)找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力(lì)！

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