宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物(wù)质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年(nián)当中(zhōng)进行了超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但(dàn)是却没有(yǒu)发(fā)现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百(bǎi)年(nián)来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨(guǐ)道(dào)出(chū)现异(yì)常，不符合(hé)万有引力定(dìng)律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并(bìng)且发现了海王星的存(cún)在(zài)。另外(wài)，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥(míng)王星的(de)发现(xiàn)都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天(tiān)文(wén)成就(jiù)的(de)例子。但是这(zhè)些发现都是在恒(héng)星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当(dāng)我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团(tuán)，这(zhè)些星(xīng)系被引力束(shù)缚(fù)在一(yī)起。测量星(xīng)系团的质量一般(bān)会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两种方法(fǎ)结果一(yī)致(zhì)，就(jiù)可以确(què)定其质量的(de)范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测(cè)量各个星(xīng)系的(de)光度。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱红移(yí)测量(liàng)星系团(tuán)中的各个星系(xì)相对于星系团的运动(dòng)速度(dù)。当(dāng)测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的(de)质(zhì)量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的(de)形式(shì)所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的(de)是，在测量速度的(de)过程(chéng)中，兹(zī)威基发现星系团中很多星(xīng)系(xì)的(de)速度(dù)比理论上要快得多(duō)，按照牛(niú)顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是(shì)无法将(jiāng)它(tā)们(men)束缚在星系团内的，它们(men)早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系团之外(wài)了，除(chú)非有(yǒu)一(yī)种神秘(mì)的(de)力(lì)量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出(chū)了(le)这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们(men)却占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心(xīn)越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足(zú)够大的质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外围的(de)恒(héng)星早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了(le)。基于这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的方(fāng)法(fǎ)来(lái)解释暗(àn)物(wù)质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就(jiù)是(shì)测量星系当(dāng)中气(qì)体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太(tài)阳(yáng)系(xì)也不(bù)例外，太阳系位于(yú)银河(hé)系的第三(sān)悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系(xì)的运行速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)银(yín)河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于理论速度(dù)，那(nà)么产生以(yǐ)上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是存在着(zhe)一种我们(men)看不到(dào)的(de)物质，是这些暗物(wù)质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星(xīng)系外(wài)恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估(gū)算(suàn)在星系(xì)当中暗物(wù)质的(de)质量占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当(dāng)中，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效(xiào)应的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出现速度(dù)上的微小差异。另外，天(tiān)文学家(jiā)还(hái)发现了一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多(duō)，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在的(de)恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的(de)详(xiáng)细(xì)测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正常的物(wù)质和(hé)力学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没(méi)有(yǒu)任何星(xīng)系存在(zài)。造成这些现象的除了暗(àn)物质(zhì)的(de)假说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力(lì)的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是(shì)不(bù)同(tóng)的(de)，这意味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它(tā)们(men)的轨道，按照我们所(suǒ)理解的(de)方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是不(bù)同的(de)方(fāng)式。对于在星系(xì)团之(zhī)间的相互(hù)作用，科学家(jiā)还(hái)引(yǐn)入(rù)了(le)外部场效应(yīng)的(de)概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需要对现(xiàn)在(zài)的物理(lǐ)定律进(jìn)行(xíng)修(xiū)正，这些发(fā)现也(yě)让很(hěn)多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就(jiù)此终结(jié)。但是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透(tòu)镜(jìng)”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年(nián)的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的(de)星团，它们大部分的普通质量都在(zài)星(xīng)系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证它的质量区(qū)域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的(de)高清照(zhào)片(piàn)，在照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系似(shì)乎(hū)被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这(zhè)些星系本(běn)身(shēn)并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么(me)问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质(zhì)量超(chāo)级巨大(dà)的天体遮挡，这个(gè)超(chāo)大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系(xì)的光都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引力透镜效(xiào)应。这个(gè)巨大的(de)天体可(kě)能(néng)是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区(qū)域并不(bù)是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了(le)这个区(qū)域，并在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是暗(àn)物质存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的(de)理论证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同(tóng)性(xìng)的(de)微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科(kē)学家们通(tōng)过对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连(lián)通域(yù)提取和(hé)标记(jì)之(zhī)后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来(lái)不应该是这样的(de)，而随(suí)着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普(pǔ)通物(wù)质的(de)5倍。这个数(shù)字与解释星(xīng)系(xì)当(dāng)中恒星(xīng)运动所(suǒ)需(xū)要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架(jià)，就(jiù)很好地解释了(le)很(hěn)多不(bù)同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与(yǔ)任何(hé)其他的电磁作用，只通(tōng)过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而(ér)要寻找这(zhè)些不(bù)同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物(wù)质(zhì)相互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何实(shí)质(zhì)性(xìng)的发(fā)现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的地(dì)学实验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的(de)探测器，一直(zhí)致力于寻找暗(àn)物质粒(lì)子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测(cè)率会在每年(nián)的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在(zài)20年当中每(měi)年(nián)都是一样。一(yī)些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个(gè)直接证据。

但(dàn)是(shì)为(wèi)什么暗(àn)物(wù)质会产生(shēng)周期性的(de)年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行移动，那么(me)如果暗物(wù)质存在(zài)宇复活的作者是谁，复活的作者是谁宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿(chuān)越着暗(àn)物质流(liú)，这(zhè)个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有半年的(de)时(shí)间(jiān)，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而(ér)另外半年(nián)则(zé)与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达(dá)到完(wán)全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物(wù)质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最(zuì)慢(màn)值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用(yòng)来解释(shì)，研(yán)究人员们所(suǒ)观测到的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然(rán)也可能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信(xìn)号(hào)的差异(yì)也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数(shù)量也符合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的(de)实验室，这里的季节(jié)与之前的(de)实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流(liú)的运动特(tè)征和第一个实(shí)验(yàn)室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这(zhè)里可以得到(dào)相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存在的(de)非常有力的证据了。但是由于这个(gè)实(shí)验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚建成不(bù)久，所以截至(zhì)目前还(hái)无法提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它(tā)的宽视场(chǎng)仪器(qì)提供的(de)视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭(shì)目(mù)以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特(tè)芬(fēn)研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极(jí)有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神(shén)秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者说(shuō)是生命(mìng)进化的一个重要(yào)因素(sù)。

如果这(zhè)一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会(huì)不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星上，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推(tuī)论的大(dà)前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜复活的作者是谁，复活的作者是谁欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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