宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗(àn)物质存在的证据(jù)，科学(xué)家(jiā)们在(zài)过去(qù)的(de)几十年当中进行了超过50次(cì)的长期实(shí)验(yàn)，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然(rán)哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力定律的时候，他们(men)就会(huì)知(zhī)道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本(běn)勒(lēi)维(wéi)耶就通过(guò)天王(wáng)星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并(bìng)且发现了海王星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王(wáng)星(xīng)的发现都是(shì)应(yīng)用万有引力(lì)定律所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可(kě)当(dāng)我们上升(shēng)到星系或者是星团的(de)尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力(lì)束缚在(zài)一起。测量星系(xì)团的(de)质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获(huò)得其(qí)"光度学(xué)的质(zhì)量"，需(xū)要的(de)数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计(jì)算，是利用光谱红(hóng)移(yí)测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星(xīng)系(xì)团(tuán)的运动(dòng)速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可(kě)见光(guāng)的(de)形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无(wú)法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的(de)人们(men)对这样的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质(zhì)”这个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测(cè)仙(xiān)女座星系(xì)中的(de)恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观(guān)测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的(de)增(zēng)加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如(rú)果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。基于这(zhè)种现象，科(kē)学(xué)家们(men)会使用一种相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的(de)结(jié)果(guǒ)，就(jiù)认为是(shì)由(yóu)暗(àn)物(wù)质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学家们通(tōng)过射(shè)电望远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光(guāng)年(nián)，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么(me)产生以上这种向心加速度的(de)原(yuán)因很(hěn)可能就是存在(zài)着一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据星系外(wài)恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的(de)微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该星系(xì)必(bì)须存在暗(àn)物质，否则(zé)就会分崩离析。但是(shì)科学家们(men)使用最先进的望远镜对其进(jìn)行了(le)40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运动(dòng)是可以用正常(cháng)的物质和力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么又有人(rén)提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大(dà)星系剥(bō)离(lí)了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对引力(lì)的(de)理(lǐ)解还不(bù)够(gòu)全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着(zhe)它们(men)的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式(shì)。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入(rù)了外部场效(xiào)应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德毁掉一个女人最好的办法名声，毁掉一个渣女最好的方法(dé)理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物(wù)质假说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在(zài)宇(yǔ)宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们大部分(fēn)的(de)普通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时(shí)候，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用(yòng)就(jiù)会毁掉一个女人最好的办法名声，毁掉一个渣女最好的方法导致(zhì)温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团大部分的(de)质(zhì)量将(jiāng)位于所(suǒ)有这些(xiē)气(qì)体所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们通过什(shén)么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜(jìng)传(chuán)回了宇宙当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实(shí)这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地(dì)球上的观(guān)测者(zhě)之间。被一(yī)个质量超级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远星系的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个(gè)巨大的(de)天(tiān)体(tǐ)可能是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人(rén)们对子弹星系团(tuán)观测的(de)时候，发现(xiàn)它的(de)大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当(dāng)星团(tuán)发(fā)生全部的(de)碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过(guò)了这个区域，并在两边(biān)形(xíng)成了引(yǐn)力(lì)透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除(chú)此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的(de)光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。经过(guò)了130多(duō)亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间(jiān)背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红(hóng)色的部分(fēn)表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温差(chà)只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前景背景分离后的二(èr)值图(tú)像进行(xíng)连通域提取和标记之后(hòu)发(fā)现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这样(yàng)的，而(ér)随着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么？科(kē)学家们(men)已经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的(de)实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年(nián)当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些看不(bù)见、摸不到，几乎(hū)不(bù)会(huì)与(yǔ)常规物(wù)质相互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已经(jīng)进行了超过50次(cì)的实(shí)验(yàn)，却没有(yǒu)任(rèn)何实(shí)质性的发现，除了(le)一个地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的(de)科(kē)学家声(shēng)称观测(cè)到(dào)了某种信号(hào)。经过(guò)了20多年的(de)数据收(shōu)集，人(rén)们(men)发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为这可能(néng)是人(ré毁掉一个女人最好的办法名声，毁掉一个渣女最好的方法n)类发现暗物质的第(dì)一个直接证据(jù)。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕着(zhe)银(yín)河(hé)系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的时间，地球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的(de)方向正好达(dá)到完(wán)全一致(zhì)，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物(wù)质流(liú)最快的(de)时段(duàn)。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系(xì)相对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这(zhè)可以用(yòng)来(lái)解释(shì)，研究人员们所观测到的(de)周期(qī)性信号。当然(rán)也(yě)可能有其(qí)他的情况(kuàng)，造(zào)成(chéng)这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客的数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南半球建立(lì)了一个几乎相同的(de)实验室(shì)，这里的季节与之前的实(shí)验室(shì)正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流(liú)的运动(dòng)特征和(hé)第一个实验室(shì)是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非(fēi)常有力的证(zhèng)据了。但是由(yóu)于这个实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提供(gōng)的视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜(jìng)其中一个关键的(de)用途就是探索暗(àn)物质背后的奥(ào)秘(mì)，对(duì)于探测的结(jié)果，我们只能(néng)拭(shì)目(mù)以待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天(tiān)体物(wù)理中(zhōng)心的(de)科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的(de)一个(gè)重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味(wèi)着(zhe)人类并(bìng)不孤(gū)单呢(ne)？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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