宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在(zài)科(kē)学无法(fǎ)解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是(shì)什么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据(jù)，科学(xué)家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的(de)长期实验，但是却(què)没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的(de)自然(rán)哲(zhé)学数学原(yuán)理(lǐ)一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了万有引力(lì)定(dìng)律，它(tā)揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几百年(nián)来(lái)，当(dāng)天(tiān)文(wén)学家们发(fā)现某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道出现(xiàn)异常(cháng)，不符(fú)合万有(yǒu)引力定(dìng)律的(de)时(shí)候，他(tā)们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的(de)天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通过(guò)天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统的(de)尺度当中，可(kě)当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究(jiū)和测量后发星(xīng)系(xì)团的质量(liàng)。这是一个由数(shù)千个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束(shù)缚在一(yī)起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一(yī)般会使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要(yào)的数据是(shì)测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是(shì)动力(lì)学(xué)质(zhì)量(liàng)的(de)计算，是利用光谱红移(yí)测(cè)量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测(cè)量结果(guǒ)出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可见光的形式所存在(zài)，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系(xì)团中(zhōng)很多星(xīng)系(xì)的(de)速(sù)度(dù)比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们早就(jiù)应(yīng)该被抛出(chū)星(xīng)系(xì)团之外(wài)了，除(chú)非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的力量(liàng)在(zài)起(qǐ)作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但(dàn)是它们却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(shuō)法不屑(xiè)一顾(gù)。

直(zhí)到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越(yuè)远的(de)恒(héng)星在(zài)其轨道(dào)上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增(zēng)加(jiā)，恒(héng)星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使用(yòng)一(yī)种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系(xì)当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入(rù)其中(zhōng)。

于(yú)是(shì)科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中心更远距(jù)离的氢(qīng)元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的(de)力(lì)学定律(lǜ)。我们(men)的太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力(lì)定律进行计算(suàn)，太(tài)阳系(xì)的运行(xíng)速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个(gè)实(shí)际速度远远大于理论速(sù)度(dù)，那么(me)产生以上这(zhè)种向(xiàng)心加速度(dù)的原(yuán)因很(hěn)可能就(jiù)是(shì)存在着一种我们看不到的(de)物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科(kē)学(xué)家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星(xīng)之间，也会(huì)出现速(sù)度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在的(de)恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银(yín)河系(xì)的(de)千分之(zhī)一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细(xì)测(cè)量之后(hòu)，发(fā)现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人(rén)提出，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物质，已经被附近(jìn)的另一(yī)个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的(de)假说之(zhī)外(wài)，另一种(zhǒng)可(kě)能(néng)就是人类对引力的理解还不(bù)够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的(de)天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式(shì)运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系和星团的(de)尺度，引力之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是不同的(de)方(fāng)式。对(duì)于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部场效(xiào)应的概念，指的是在(zài)数百(bǎi)万(wàn)光年(nián)的规模(mó)上，巨(jù)大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的(de)效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他(tā)的(de)理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气(qì)体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大(dà)部分的质量将位于(yú)所(suǒ)有(yǒu)这(zhè)些(xiē)气体所在的中间(jiān)区(qū)域(yù)。那么我们通过什(shén)么来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片(piàn)，在照片(piàn)中我们(men)可(kě)以明显地看到很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的(de)形(xíng)变(biàn)。其实这些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们地球(qiú)上的观(guān)测(cè)者(zhě)之间。被(bèi)一个质量(liàng)超级巨(jù)大的(de)天(tiān)体(tǐ)遮(zhē)挡，这(zhè)个超大质量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜(jìng)效应。世界四大文化名人是哪4个，世界世界四大文化名人是哪4个，世界四大文化名人不包括谁四大文化名人不包括谁这个巨大(dà)的(de)天(tiān)体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对(duì)子弹星系(xì)团观测的时(shí)候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是(shì)当(dāng)星团发生全(quán)部(bù)的(de)碰撞时，可(kě)被观测(cè)到的(de)质(zhì)量气体被(bèi)卡在(zài)了(le)中间(jiān)，暗物质则直接通过了(le)这个区域(yù)，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是(shì)暗物质(zhì)存在的迄(qì)今(jīn)为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自(zì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上(shàng)留下了(le)各(gè)相同性的微(wēi)波(bō)辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实(shí)际(jì)上它们之间(jiān)的温(wēn)差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景(jǐng)背景分(fēn)离后的(de)二(èr)值图像进行连通域(yù)提取和标(biāo)记之后(hòu)发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质，图形(xíng)看起来(lái)不应该(gāi)是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一(yī)些峰(fēng)值的(de)幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质大约(yuē)是(shì)普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字与解释星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用(yòng)了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很(hěn)多不同(tóng)的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通(tōng)过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到(dào)底(dǐ)是什么(me)？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的(de)目标粒子所需要(yào)的实验方式也不相同(tóng)。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了(le)寻找这(zhè)些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规(guī)物质相互(hù)作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有任何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地(dì)学(xué)实验(yàn)室，这个实(shí)验(yàn)室(shì)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质粒子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们(men)发现了一个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一(yī)些科(kē)学家认为这可能是人类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的(de)年度信号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿(chuān)越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过(guò)程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间(jiān)，地球围绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的(de)方向是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完全一(yī)致(zhì)，这是理论(lùn)上地(dì)球穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并(bìng)不影响这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科(kē)学家世界四大文化名人是哪4个，世界四大文化名人不包括谁认为这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造(zào)成这种年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意(yì)大(dà)利游(yóu)客的数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同(tóng)的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一(yī)个实验室(shì)是一(yī)样的(de)。

因此(cǐ)，如果在(zài)这(zhè)里(lǐ)可(kě)以得到相(xiāng)同的信号(hào)，就可以成为暗(àn)物质所存在的(de)非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的(de)宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后(hòu)的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理中心的(de)科学(xué)家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的(de)诞生(shēng)，或(huò)者(zhě)说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得到进一步的(de)证(zhèng)实，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通过(guò)这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动(dòng)力(lì)！

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