宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学(xué)无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什么？人(rén)类为了寻找暗(àn)物质(zhì)存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十(shí)年当(dāng)中进行了超(chāo)过50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运(yùn)动(dòng)的(de)规(guī)律。往后(hòu)的(de)几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些天体运(yùn)行轨道出现异常(cháng)，不符(fú)合万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)的时(shí)候(hòu)，他们(men)就会知道(dào)，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过(长期用氨基酸洗发水好吗，氨基酸洗发水的好处和坏处guò)引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且(qiě)发(fā)现了(le)海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星(xīng)系(xì)统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星系(xì)或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质(zhì)量一般会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是(shì)测量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测(cè)量(liàng)星系团中的(de)各个星系(xì)相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速(sù)度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形式所存(cún)在，我们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多(duō)星系(xì)的速(sù)度(dù)比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这些可(kě)见(jiàn)星(xīng)系(xì)的质量所产生(shēng)的(de)引力是无法将(jiāng)它(tā)们束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力(lì)量来源(yuán)于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了这样(yàng)部(bù)分不可(kě)见的(de)暗(àn)质(zhì)，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就会(huì)越慢。但是他(tā)们观(guān)测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的(de)万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果(guǒ)没(méi)有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法(fǎ)来(lái)解释(shì)暗物质的存在(zài)，这种方(fāng)法就是测(cè)量(liàng)星系(xì)当(dāng)中气体在(zài)X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气体的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由暗物(wù)质的(de)力量进入(rù)其中。

于是科学(xué)家们通(tōng)过射(shè)电(diàn)望远镜测(cè)量了(le)距离星系中心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的(de)运行(xíng)速(sù)度应该(gāi)是160千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速(sù)度远远大(dà)于理论(lùn)速(sù)度，那(nà)么产(chǎn)生(shēng)以上这(zhè)种向心加速度(dù)的原因很可能(néng)就(jiù)是存(cún)在(zài)着一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来(lái)越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的质量占整个(gè)星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发现了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系(xì)距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不(bù)多，但是(shì)星系当中存在的(de)恒星(xīng)数量却只有银河(hé)系的千分之一(yī)。

所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测(cè)量(liàng)之(zhī)后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人(rén)提(tí)出(chū)，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没(méi)有任何星(xīng)系存在。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力(lì)的理解还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在(zài)不同尺度空(kōng)间中的工作方式是(shì)不同(tóng)的，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按(àn)照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团的(de)尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的(de)相互作用则是(shì)不同的方式。对于(yú)在星系团之间(jiān)的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部(bù)场(chǎng)效(xiào)应的(de)概念(niàn)，指的是在数百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的(de)效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这意(yì)味着我们需(xū)要对(duì)现在的物(wù)理(lǐ)定律进行(xíng)修(xiū)正(zhèng)，这些发现(xiàn)也(yě)让很多(duō)人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年(nián)的(de)子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系(xì)团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都(dōu)在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在(zài)理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量(liàng)将位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它(tā)的质量区(qū)域到底是不(bù)是(shì)集(jí)中在中长期用氨基酸洗发水好吗，氨基酸洗发水的好处和坏处间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照片中我们可(kě)以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并不是真的被扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的天体和(hé)我们(men)地球上的(de)观测者之间。被一(yī)个(gè)质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西的(de)引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人们对子弹星(xīng)系团观测的(de)时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的(de)解释方(fāng)法(fǎ)就是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了(le)这个区域，并(bìng)在(zài)两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透镜。对(duì)子弹(dàn)星系团(tuán)的引力(lì)透镜研究也被认为是暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的(de)迄今为止最(zuì)好的(de)理论(lùn)证据。

除(chú)此之外(wài)，还(hái)有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过了130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间背景(jǐng)上留下(xià)了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域(yù)，但实际上它(tā)们(men)之(zhī)间的温(wēn)差只有万(wàn)分之一。

科学家们(men)通(tōng)过对(duì)前景背景分离后的(de)二(èr)值图像进行连通域提(tí)取(qǔ)和(hé)标(biāo)记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的(de)测量值，我们需(xū)要的(de)暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字(zì)与(yǔ)解释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的(de)。这就(jiù)意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单的(de)理论框架，就很好地(dì)解(jiě)释了(le)很多不同(tóng)的观测结果。而暗物(wù)质(zhì)的(de)本质(zhì)就是(shì)宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来(lái)相互作用。所(suǒ)以如(rú)果(guǒ)能够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的(de)存(cún)在(zài)，就相当(dāng)于找到了暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的(de)实(shí)验方式也不相同。在(zài)过去的(de)几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸(mō)不到(dào)，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的发(fā)现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大(dà)的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼(lóu)高的(de)探测器(qì)，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现(xiàn)了(le)一(yī)个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会(huì)在每年(nián)的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发现(xiàn)暗物质的(de)第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会产生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕着银河(hé)系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的(de)方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是(shì)一致的，而(ér)另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地球(qiú)与(yǔ)太(tài)阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达(dá)到完全(quán)一(yī)致，这(zhè)是(shì)理论上(shàng)地(dì)球(qiú)穿越(yuè)暗(àn)物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不(bù)影(yǐng)响(xiǎng)这个理(lǐ)论的(de)有效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解释(shì)，研究人员们(men)所(suǒ)观测(cè)到的(de)周(zhōu)期性(xìng)信(xìn)号。当(dāng)然也可能有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这(zhè)种年度周期信号的差异(yì)也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南(nán)半球建立(lì)了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得(dé)到相同的(de)信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是(shì)由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的(de)视野是(shì)哈(hā)勃(bó)红外(wài)仪器(qì)的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关(guān)键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实(shí)验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如(rú)果暗物质存在，它们(men)极有可能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的(de)一个重(zhòng)要因(yīn)素。

如(rú)果这一理(lǐ)论得(dé)到进(jìn)一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通过(guò)这样的(de)效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前(qián)提是要先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们(men)觉得暗物(wù)质(zhì)到(dào)底存不(bù)存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更新的动(dòng)力！

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