宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学(xué)无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在(zài)的(de)证据，科学家们(men)在过去的(de)几十年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687上火了可以吃猕猴桃吗芭芭农场，上火了猕猴桃能吃吗年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表(biǎo)了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的(de)规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学(xué)家(jiā)们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异(yì)常，不(bù)符合万有引(yǐn)力定(dìng)律的时(shí)候，他(tā)们就会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的(de)发现(xiàn)都是应用万有引(yǐn)力(lì)定律所(suǒ)取(qǔ)得重大(dà)天文(wén)成就的例子。但是这些发(fā)现都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和测量(liàng)后(hòu)发(fā)星系团的(de)质量。这(zhè)是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨(jù)大星系团(tuán)，这些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一起。测量星(xīng)系团(tuán)的质量(liàng)一般(bān)会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的(de)质量"，需要的数据是测(cè)量各个(gè)星系(xì)的(de)光度。

第二(èr)种是动力学(xué)质量(liàng)的计(jì)算，是利(lì)用光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系团中的各(gè)个星系(xì)相对于星系团的(de)运动(dòng)速(sù)度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不(bù)以可(kě)见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速(sù)度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量(liàng)来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它们却(què)占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星(xīng)运动(dòng)。理论上来说，距离(lí)中(zhōng)心越(yuè)远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他(tā)们(men)观测的结果却(què)让人感到不(bù)可思议(yì)。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星(xīng)系(xì)当(dāng)中如(rú)果没有(yǒu)足够大的(de)质量来(lái)吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于(yú)这(zhè)种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们(men)会使用(yòng)一(yī)种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当(dāng)中气体(tǐ)在(zài)X轴上(shàng)距离星(xīng)系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异常的(de)结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物(wù)质的(de)力(lì)量进(jìn)入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并(bìng)不(bù)符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂(bì)之上，距离(lí)银河系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的(de)运行速度应(yīng)该(gāi)是(shì)160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么(me)产生以(yǐ)上这(zhè)种向(xiàng)心(xīn)加速度(dù)的原因(yīn)很可(kě)能(néng)就是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们(men)看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系(xì)聚集在(zài)了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可(kě)以(yǐ)解释这个(gè)现象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了(le)一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星(xīng)数量却(què)只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了40个小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中的(de)恒星运动(dòng)是可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有人(rén)提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的(de)另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附(fù)近没(méi)有任何星系(xì)存在。造成这(zhè)些现象的(de)除了(le)暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同(tóng)尺度空(kōng)间中的工作方式(shì)是(shì)不同的(de)，这意(yì)味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了外部(bù)场(chǎng)效(xiào)应(yīng)的概念，指的是在数百万(wàn)光年的(de)规模上，巨大的质(zhì)量之间(jiān)会产上火了可以吃猕猴桃吗芭芭农场，上火了猕猴桃能吃吗生对(duì)彼此(cǐ)特(tè)殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我(wǒ)们需要对现(xiàn)在的物(wù)理(lǐ)定(dìng)律进行(xíng)修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的(de)理论证(zhèng)据(jù)，这些理(lǐ)论(lùn)证据(jù)是(shì)蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分的(de)普通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体(tǐ)的(de)相互(hù)作用就会导致温度的(de)急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星(xīng)系团大部分的(de)质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我(wǒ)们(men)通过什么(me)来(lái)验证它(tā)的质量区域(yù)到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张全(quán)彩的高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看到很(hěn)多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身(shēn)并不(bù)是真(zhēn)的(de)被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出(chū)了(le)什么问题，而(ér)是这样极遥(yáo)远的(de)天体和我们(men)地(dì)球上的(de)观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的(de)东西(xī)的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的(de)天(tiān)体可能是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候(hòu)，发现(xiàn)它的(de)大(dà)质(zhì)量区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方法就是当星(xīng)团发(fā)生全部(bù)的(de)碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接通过了这个区域，并(bìng)在两边形(xíng)成了(le)引力(lì)透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同性的微波(bō)辐射(shè)。其中红色的(de)部分(fēn)表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它(tā)们之间(jiān)的(de)温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的(de)二值图像(xiàng)进(jìn)行连通(tōng)域提取(qǔ)和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗(àn)物质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这(zhè)样的，而(ér)随着暗物(wù)质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的(de)测量值，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约是普通物(wù)质的(de)5倍(bèi)。这个(gè)数(shù)字(zì)与(yǔ)解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的(de)暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的(de)粒子(zi)，它们不(bù)参与任何其他(tā)的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在(zài)，就(jiù)相(xiāng)当于(yú)找到了(le)暗(àn)物质存在的实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科学(xué)家们已经提出(chū)了(le)数十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目(mù)标粒子所需要(yào)的(de)实验方式也不相(xiāng)同。在(zài)过去的(de)几十年当中，人(rén)类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会(huì)与(yǔ)常规物质相互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有(yǒu)任何实(shí)质性的发现，除了一(yī)个(gè)地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学(xué)家声称观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现(xiàn)了一(yī)个有趣的(de)事情(qíng)。探测率会在每年(nián)的(de)6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且(qiě)在(zài)20年当(dāng)中每(měi)年都(dōu)是一样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是(shì)人(rén)类发现暗物(wù)质的(de)第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期(qī)性的年度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存在宇宙当(dāng)中，这意味上火了可以吃猕猴桃吗芭芭农场，上火了猕猴桃能吃吗着(zhe)我们也(yě)在以(yǐ)这(zhè)样的速度(dù)在穿越着(zhe)暗(àn)物质(zhì)流，这(zhè)个(gè)过程中会产生相(xiāng)应(yīng)的(de)振荡，同(tóng)时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间(jiān)，地球(qiú)围绕(rào)太阳的(de)方(fāng)向与(yǔ)太(tài)阳环(huán)绕(rào)银河系的方向是一致的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太阳的(de)方(fāng)向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的(de)情(qíng)况中，太阳系相对银(yín)河(hé)系的(de)平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并(bìng)不影(yǐng)响这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科(kē)学家(jiā)认为这可以用来(lái)解释，研(yán)究人员(yuán)们所观测(cè)到的周期性信号。当(dāng)然也可(kě)能(néng)有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能(néng)是(shì)温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上(shàng)的(de)积雪，甚至连意大(dà)利游客(kè)的数量(liàng)也符合这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之(zhī)前(qián)的实验室(shì)正好相反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和第一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相(xiāng)同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物(wù)质所存在的非常有(yǒu)力的(de)证(zhèng)据(jù)了。但是由(yóu)于这个(gè)实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器(qì)提供的(de)视(shì)野是哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的(de)用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于(yú)探(tàn)测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们(men)极有可能(néng)拥(yōng)有另一(yī)种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那么(me)遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行星上，暗(àn)物(wù)质正在(zài)通过这(zhè)样的效(xiào)应创造(zào)生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的(de)大前提(tí)是要先找到暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是(shì)我更新的(de)动力！

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