宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存在科学无(wú)法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物(wù)质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在(zài)的证据，科学家们在过去(qù)的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的(de)长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天文学家(jiā)们发现某些天体运行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符(fú)合万有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天(tiān)体通过引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王星运行(xíng)轨道的异(yì)常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星雪花秀适合四十岁女人吗，雪花秀适合四十几岁的女人用吗(xīng)系(xì)或者是星团的尺度(dù)，事情(qíng)就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和雪花秀适合四十岁女人吗，雪花秀适合四十几岁的女人用吗测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测(cè)量星系(xì)团的质量一(yī)般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量的(de)计算，是利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不(bù)以可见(jiàn)光的(de)形式所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看(kàn)到(dào)。最诡异的(de)是，在测量(liàng)速度(dù)的过程(chéng)中，兹威(wēi)基(jī)发现星系团(tuán)中很多星系的速度(dù)比理(lǐ)论上要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚(fù)在(zài)星系团(tuán)内的(de)，它们(men)早就应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了(le)，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部(bù)分(fēn)不可(kě)见的暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的(de)人们对这样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)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(tè)在观测(cè)仙女座星系中的(de)恒星(xīng)运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的(de)运行速度就会越慢。但是他(tā)们观(guān)测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距(jù)离(lí)的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度(dù)几乎(hū)保(bǎo)持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来(lái)吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到(dào)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学(xué)家们(men)会使(shǐ)用一(yī)种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的(de)存在(zài)，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离(lí)，以及(jí)在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出(chū)现异常的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科学(xué)家们(men)通(tōng)过(guò)射(shè)电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进(jìn)行计算，太阳系(xì)的(de)运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河(hé)系旋转，这个(gè)实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这(zhè)种向心加(jiā)速度的原因很可能就是存在着一种我们(men)看(kàn)不到(dào)的物质，是(shì)这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人员开(kāi)始相信暗物质的(de)存(cún)在(zài)。科学家根据(jù)星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应的(de)遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距(jù)离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量(liàng)却(què)只有银河(hé)系的(de)千分之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会(huì)分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对(duì)其进行了40个小时(shí)的详(xiáng)细(xì)测量(liàng)之后，发现星系中的恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)是可(kě)以(yǐ)用正常的(de)物质(zhì)和力(lì)学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出(chū)，也许(xǔ)该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一(yī)个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的(de)理解还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工(gōng)作方式是不同的(de)，这意味着(zhe)在(zài)行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所(suǒ)理解的(de)方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不(bù)同的方(fāng)式。对于在(zài)星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光(guāng)年的规模上，巨大的(de)质量之间会产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此特殊(shū)的效(xiào)果(guǒ)，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在(zài)的物理定(dìng)律进行(xíng)修正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人认为暗物(wù)质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质(zhì)存在的(de)其他(tā)的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的(de)星(xīng)系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都(dōu)在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质量将位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体(tǐ)所在的中间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过(guò)什么来验证(zhèng)它(tā)的质量区域到(dào)底是不是集(jí)中在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了(le)巨大的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本(běn)身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题(tí)，而雪花秀适合四十岁女人吗，雪花秀适合四十几岁的女人用吗是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子(zi)弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的(de)大质量区域并不是(shì)在中(zhōng)间(jiān)，而(ér)是在两侧。所以最(zuì)好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气(qì)体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间，暗物(wù)质则直接通过了这(zhè)个区(qū)域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力(lì)透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来(lái)自(zì)宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的(de)光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过(guò)了(le)130多亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上(shàng)留下(xià)了各相同(tóng)性的微(wēi)波(bō)辐射。其中红色(sè)的部分表(biǎo)示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区(qū)域，但(dàn)实际上它们(men)之间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过(guò)对(duì)前景(jǐng)背景分离(lí)后的二值图像进行(xíng)连(lián)通域提(tí)取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅(fú)度会(huì)减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波(bō)背景辐射(shè)的(de)测量值，我们(men)需(xū)要的(de)暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒(héng)星运动所需要(yào)的暗(àn)物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一(yī)个简(jiǎn)单的(de)理论框架，就很好地(dì)解释(shì)了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种类(lèi)型(xíng)的(de)粒子(zi)，它(tā)们不参与任(rèn)何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种粒子(zi)到(dào)底是什么(me)？科学家(jiā)们已经提出了数十种的(de)假想目标(biāo)，而要(yào)寻找这(zhè)些不同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过(guò)去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们(men)已经进行了(le)超(chāo)过50次的(de)实验，却没(méi)有(yǒu)任何实(shí)质性的发现，除了(le)一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最大的地(dì)学实验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼(lóu)高的(de)探(tàn)测(cè)器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称(chēng)观测到(dào)了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数(shù)据收集，人(rén)们发现(xiàn)了(le)一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科(kē)学家认为这可(kě)能是人类(lèi)发(fā)现暗物质的第一(yī)个直接(jiē)证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的(de)速度围绕着银(yín)河系(xì)进行移(yí)动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这(zhè)样的速(sù)度在穿(chuān)越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时(shí)间，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候，地(dì)球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿(chuān)越暗物(wù)质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在(zài)实际(jì)的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这个理论的有(yǒu)效(xiào)性(xìng)。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可(kě)以用来(lái)解(jiě)释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到(dào)的周期性信号(hào)。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信(xìn)号的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符(fú)合(hé)这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同(tóng)的(de)实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的(de)运动特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的(de)非常有力(lì)的证据了。但是由于(yú)这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法(fǎ)提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望远镜(jìng)，这(zhè)台太空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野(yě)是(shì)哈勃(bó)红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个(gè)关键(jiàn)的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结果(guǒ)，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子天(tiān)体物理中心(xīn)的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可(kě)能拥有另一种神(shén)秘(mì)的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化(huà)的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提(tí)是要(yào)先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存(cún)在的实际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们(men)觉得暗物质(zhì)到底存不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持(chí)是(shì)我更(gèng)新的动力！

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