宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何(hé)会(huì)存在科学(xué)无法解释的(de)“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗物质存在的证(zhèng)据，科(kē)学家们在(zài)过去的(de)几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没(méi)有发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据。除(chú)了一(yī)个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一(yī)书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律，它(tā)揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的(de)规(guī)律。往(wǎng)后的几百年来，当天(tiān)文学(xué)家(jiā)们(men)发现某些天(tiān)体(tǐ)运(yùn)行(xíng)轨道出(chū)现异(yì)常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周围(wéi)一定(dìng)有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星(xīng)、冥(míng)王星的(de)发现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星(xīng)团的(de)尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研(yán)究和(hé)测(cè)量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这是(shì)一个由数千个星(xīng)系所组成的巨(jù)大星系团，这些星系被(bèi)引(yǐn)力束缚(fù)在(zài)一起。测量星系团(tuán)的质量(liàng)一般会(huì)使(shǐ)用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的各(gè)个(gè)星系相对(duì)于星系(xì)团的运动速度(dù)。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很多(duō)星系的速度比(bǐ)理论上要(yào)快得多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这(zhè)些(xiē)可(kě)见星系的质量所产生的引力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘(mì)的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了这样(yàng)部分不可见的(de)暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们(men)对这样(yàng)的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几(jǐ)乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使用一种相对标准的(de)方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的(de)存在(zài)，这种方法就是测(cè)量星系(xì)当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量了(le)距离星系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河系的(de)第(dì)三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系的运行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远远大于(yú)理论速度，那么(me)产生以上这种向心加速(sù)度(dù)的原因很可能就是存(cún)在着一(yī)种我们看不(bù)到(dào)的物质(zhì)，是这(zhè)些(xiē)暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量占整个星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解(jiě)释这个(gè)现象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家还(hái)发现了一(yī)个反(fǎn)常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不(bù)多，但是星系当中存在的(de)恒(héng)星(xīng)数量却只有银河系的千(qiān)分之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星(xīng)系必(bì)须(xū)存在暗(àn)物(wù)质(zhì)，否则就(jiù)会分(fēn)崩离(lí)析。但(dàn)是科(kē)学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的(de)详细(xì)测量(liàng)之(zhī)后，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运(yùn)动是可以用(yòng)正(zhèng)常的物(wù)质和(hé)力学定律来解释的(de)。那么又有人提(tí)出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的(de)另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近(jìn)没(méi)有(yǒu)任何星(xīng)系存在(zài)。造成这些(xiē)现象的除了暗物质(zhì)的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对(duì)引力(lì)的理解还不(bù)够全面，引力(lì)很可能在(zài)不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的(de)工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会沿(yán)着(zhe)它们(men)的轨道(dào)，按照(zhào)我们(men)所(suǒ)理解的方式运(yùn)动。但是上升到(dào)星系(xì)和(hé)星团的(de)尺度，引力之(zhī)间(jiān)的相互作用则(zé)是不同的方式(shì)。对于(yú)在(zài)星系(xì)团之间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效(xiào)应的概念，指的是在数(shù)百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生(shēng)对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们(men)需(xū)要对现在的(de)物理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于(yú)暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样(yàng)的(de)星团(tuán)，它们大(dà)部分的普通质量都在星(xīng)系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作用就会导致(zhì)温度的急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区(qū)域(yù)。那么我(wǒ)们通过(guò)什么(me)来验证它的质(zhì)量区(qū)域(yù)到底是不是集(jí)中在(zài)中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全(quán)彩的高清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远镜出(chū)了什(shén)么(me)问题，而是这样极(jí)遥远的天体和(hé)我们(men)地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东西(xī)的(de)引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹(dàn)星系(xì)团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最好的(de)解(jiě)释(shì)方法就是当星团(tuán)发生全(quán)部的碰撞时，可(kě)被观测到的(de)质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认(rèn)为是暗物(wù)质存在的(de)迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温(wēn)度较(jiào)高(gāo)的区(qū)域，蓝色则(zé)表(biǎo)示(shì)相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的温差只有万分(fēn)之一。

科(kē)学家们(men)通过对前景(jǐng)背景分(fēn)离后的二(èr)值图像进行(xíng)连通域提取(qǔ)和标记之后发(fā)现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗(àn)物质，图(tú)形看起来不(bù)应该是(shì)这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普(pǔ)通(tōng)物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的(de)观(guān)测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就是(shì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不(bù)参与(yǔ)任何其(qí)他的(de)电磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在的(de)实际证(zhèng)据。这种粒子(zi)到(dào)底是什么？科学家们(men)已经提(tí)出了(le)数十(shí)种的假(jiǎ)想(xiǎng)目(mù)标，而(ér)要寻(xún)找(zhǎo)这些不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要(yào)的(de)实验方式也不(bù)相同(tóng)。在(zài)过去的几十(shí)年(nián)当中，人类为了寻找这(zhè)些看(kàn)不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物(wù)质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大(dà)的地学(xué)实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测(cè)器(qì)，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测(cè)到了某(mǒu)种信(xìn)号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人(rén)们(men)发现(xiàn)了(le)一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科学(xué)家认为这可能(néng)是(shì)人类发现暗(àn)物质的第(dì)一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那(nà)么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们(men)也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的(de)时(shí)间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时(shí)候(hòu)，地(dì)球与太阳的方向正好达到(dào)完全一(yī)致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的(de)情况(k1亿越南盾是富豪吗，越南打工一个月多少钱uàng)中，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这可以(yǐ)用(yòng)来解(jiě)释，研究(jiū)人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差异(yì)也可能(néng)是(shì)温度(dù)、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这个(gè)周期的(de)规律(lǜ)。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的(de)季节与(yǔ)之前的实验室正好(hǎo)相反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物质流(liú)的(de)运动特征和第一个(gè)实验室(shì)是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得(dé)到(dào)相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非(fēi)常有力的证据(jù)了。但是由(yóu)于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前(qián)还无(wú)法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太(tài)空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的(de)宽(kuān)视场仪器提供的(de)视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它(tā)们极有(yǒu)可能(néng)拥有另(lìng)一种神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进化的一个重要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论得到(dào)进一(yī)步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质(zhì)会不(bù)会意(yì)味着人类并不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个(gè)角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前提是要(yào)先找到(dào)暗物质存在(zài)的(de)实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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