宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年当中进行了(le)超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却没(méi)有(yǒu)发现任(rèn)何的有效证据。除(chú)了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃(āi)萨(sà)克(kè)牛顿发表了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中天体运动(dòng)的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学(xué)家(jiā)们发现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定(dìng)有(yǒu)未(wèi)知的(de)天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维(wéi)耶(yé)就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现了海(hǎi)王(wáng)星(xīng)的存(cún)在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或者(zhě)是(shì)星团的(de)尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威基正在(zài)研究和(hé)测量后发星(xīng)系团(tuán)的(de)质量。这是一个由数千个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引力束(shù)缚在一(yī)起。测量星系(xì)团的质量(liàng)一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得(dé)其"光度学(xué)的质量(liàng)"，需(xū)要(yào)的数(shù)据是测量各(gè)个星系的(de)光(guāng)度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个(gè)星(xīng)系相对(duì)于星(xīng)系团的运动(dòng)速度。当测量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光(guāng)的(de)形(xíng)式所存(cún)在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些(xiē)可见(jiàn)星系(xì)的质(zhì)量(liàng)所产生的引力是无(wú)法将它(tā)们束缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该被抛出星系团之外(wài)了，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了(le)这样(yàng)部分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光(guāng)，但是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们(men)对(duì)这样的一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特(tè)福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来(lái)说(shuō)，距离中(zhōng)心越(yuè)远的(de)恒星在其(qí)轨(guǐ)道上(shàng)的运行速(sù)度就会越慢。但是他(tā)们观(guān)测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如果(guǒ)没(méi)有足(zú)够(gòu)大的(de)质量来吸(xī)引它(tā)们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。基于这种现象，科学家们(men)会(huì)使用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物(wù)质的(de)存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度(dù)。如(rú)果出现异常(cháng)的结(jié)果，就(jiù)认(rèn)为是(shì)由暗(àn)物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢元(yuán)素(sù)，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河(hé)系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定(dìng)律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际(jì)上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度(dù)的原因很可(kě)能就是存在(zài)着(zhe)一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物(wù)质(zhì)，是这些(xiē)暗(àn)物质的引力效(xiào)应将星系聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开(kāi)始，越来越多(duō)的研(yán)究(jiū)人员开始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速(sù)度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质的(de)质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不(bù)是唯一可以解释(shì)这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出(chū)现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外(wài)，天文(wén)学家还发现了(le)一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多(duō)，但是(shì)星系当中存(cún)在的恒星(xīng)数(shù)量却只有银(yín)河系(xì)的千分之(zhī)一(yī)。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星系(xì)必(bì)须存在暗物质，否则(zé)就会(huì)分崩(bēng)离析(xī)。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定律来(lái)解释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也许该(gāi)星(xīng)系(xì)的暗物(wù)质，已经被附(fù)近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没(méi)有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成这些(xiē)现象的(de)除了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引力(lì)的理解(jiě)还(hái)不(bù)够全(quán)面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式(shì)是不同的，这意(yì)味着(zhe)在行星系(xì)尺(chǐ)度(dù)中的(de)天体(tǐ)会(huì)沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们(men)所理解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间的相互(hù)作用则是(shì)不同的方式。对于(yú)在星系(xì)团之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用，科学(xué)家还引入了外部(bù)场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的(de)规模上，巨大(dà)的(de)质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要(yào)对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进(jìn)行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论(lùn)就此(cǐ)终结(jié)。但(dàn)是在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于暗物质(zhì)存(cún)在的(de)其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为(wèi)37亿光年(nián)的子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团，由两个碰撞的(de)星系(xì)团所组(zǔ)成，类似(shì)这样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系的气(qì)体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互(hù)作用就会(huì)导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于所(suǒ)有这些气(qì)体所(suǒ)在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们通过什(shén)么来(lái)验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产(chǎn)生了(le)巨大的形(xíng)变。其(qí)实这些(xiē)星系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什(shén)么问题，而是(shì)这样(yàng)极遥远的(de)天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的(de)东西的引力(lì)，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象(xiàng)就是引力透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可(kě)能是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星系团观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质量区域并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的(de)解释方法就(jiù)是当(dāng)星团(tuán)发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗(àn)物质则(zé)直接通(tōng)过了(le)这个区(qū)域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最(zuì)好的(de)理论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当(dāng)中最古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家们(men)通过对(duì)前景(jǐng)背景分(fēn)离后的二(èr)值图像(xiàng)进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图(tú)形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐射的测(cè)量值，我(wǒ)们(men)需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需(xū)要的暗物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意(yì)味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们(men)不参(cān)与任(rèn)何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这(zhè)种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子(zi)到底是(shì)什(shén)么？科学家们(men)已(yǐ)经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的目(mù)标粒(lì)子所需要的实验方式(shì)也(yě)不相同。在过去的几十(shí)年当中，人(rén)类为了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质(zhì)相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质性(xìng)的(de)发现，除了一(yī)个(gè)地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学(xué)实验(yàn)室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三(sān)层楼高的探(tàn)测器(qì)，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种信号(hào)。经过了(le)20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且(qiě)在(zài)20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人(rén)类(lèi)发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期(qī)性的(de)年(nián)度(dù)信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗(àn)物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河系(xì)的方向是(shì)一致(zhì)的，而另外半年(nián)则(zé)与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地(dì)球与太(tài)阳的方向正好达(dá)到(dào)完全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系(xì)相对(duì)银河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家认熊二变成僵尸了，光头强被僵尸咬了为这可以用来(lái)解释，研究人(rén)员们所(suǒ)观测到的周(zhōu)期(qī)性信号。当然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差(chà)异也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符(fú)合(hé)这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在南(nán)半球建立了一(yī)个几乎相(xiāng)同(tóng)的实验(yàn)室(shì)，这里的季节与(yǔ)之前(qián)的实(shí)验室正好相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过(guò)暗物(wù)质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个实验室(shì)是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到(dào)相同的(de)信号，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供相应的数据(jù)支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的(de)100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的(de)用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结(jié)果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心(xīn)的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存在，它们(men)极(jí)有可能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是生命(mìng)进(jìn)化(huà)的(de)一个重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理论得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)的暗(àn)物质(zhì)会不(bù)会意味着人(rén)类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些(xiē熊二变成僵尸了，光头强被僵尸咬了)推论的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗(àn)物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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