宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科(kē)学(xué)无(wú)法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在(zài)过(guò)去(qù)的几(jǐ)十(shí)年当中进行了超过50次(cì)的(de)长期实验(yàn)，但(dàn)是却没有发现任何的有效证据(jù)。除(chú)了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲学(xué)数学原理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往(wǎng)后的几百年(nián)来(lái)，当(dāng)天文学家(jiā)们发现(xiàn)某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天(tiān)体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得(dé)重(zhòng)大(dà)天(tiān)文成就(jiù)的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都是在(zài)恒星系统的(de)尺度当中，可当我们(men)上升到星系(xì)或(huò)者是星团的尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研(yán)究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由(yóu)数千个星系(xì)所组成(chéng)的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系团(tuán)的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各(gè)个(gè)星系(xì)的光度。

第二种是(shì)动(dòng10公斤滚筒洗衣机尺寸长宽高，一般洗衣机的尺寸是多少厘米)力(lì)学质量(liàng)的(de)计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量星系团(tuán)中的各个星(xīng)系相对于星(xīng)系团的运动速度(dù)。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光的形式所(suǒ)存在(zài)，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛(niú)顿(dùn)的(de)运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些(xiē)可见星(xīng)系(xì)的质量所产(chǎn)生的引力是(shì)无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人(rén)们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再(zài)一次出(chū)现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中心(xīn)越远的恒星在其(qí)轨道(dào)上的(de)运行速度就会(huì)越慢。但是(shì)他们(men)观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在(zài)星(xīng)系当中如果没(méi)有(yǒu)足够大(dà)的质(zhì)量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释暗物质(zhì)的存(cún)在，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星系当(dāng)中气(qì)体在(zài)X轴(zhóu)上距(jù)离星系(xì)中(zhōng)心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的(de)结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的(de)力量进入(rù)其(qí)中。

于是(shì)科(kē)学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更(gè10公斤滚筒洗衣机尺寸长宽高，一般洗衣机的尺寸是多少厘米ng)远距离(lí)的氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太(tài)阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河(hé)系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的(de)运(yùn)行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加速度(dù)的原因很可能(néng)就是存在着一种我们看不到的(de)物质，是这些暗物(wù)质的(de)引(yǐn)力效(xiào)应(yīng)将星系(xì)聚(jù)集在了(le)一起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物质(zhì)的(de)存在。科(kē)学家(jiā)根据星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估(gū)算(suàn)在(zài)星系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项新的(de)研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的(de)微小差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存在(zài)的恒星数量却只有银河系的(de)千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上(shàng)，该星系必(bì)须(xū)存(cún)在(zài)暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析。但是科(kē)学家(jiā)们(men)使(shǐ)用最(zuì)先进的望远镜对其进(jìn)行了40个(gè)小时(shí)的详细测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用正(zhèng)常的(de)物质和力(lì)学定律来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的另一个大(dà)星系(xì)剥(bō)离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附近没有(yǒu)任何星(xīng)系存在。造(zào)成这些(xiē)现象的除了(le)暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另(lìng)一种可(kě)能就是人类对引力的(de)理解还(hái)不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的(de)工作方式是(shì)不同的，这意(yì)味(wèi)着在(zài)行星系尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于在星系(xì)团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的(de)概(gài)念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产生(shēng)对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着(zhe)我们需(xū)要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发(fā)现也让很多人(rén)认为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星(xīng)团，它们大(dà)部(bù)分的普通质量都在星(xīng)系(xì)的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互(hù)作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系团(tuán)大部(bù)分的质量将位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们(men)通过什么(me)来验证它(tā)的质量区域到底是(shì)不(bù)是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们(men)可以明显地(dì)看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的(de)被(bèi)扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题(tí)，而是这样极(jí)遥远的(de)天(tiān)体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一(yī)个质量超级(jí)巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质量的东西的(de)引力，会使身后更(gèng)遥远星(xīng)系(xì)的光都发(fā)生(shēng)了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体可能(néng)是超大质量的黑洞或(huò)者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观(guān)测的时候(hòu)，发(fā)现它(tā)的(de)大(dà)质(zhì)量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的(de)质量气体被卡在了中10公斤滚筒洗衣机尺寸长宽高，一般洗衣机的尺寸是多少厘米间，暗物(wù)质则直接通过了(le)这个区域，并(bìng)在两边(biān)形成了(le)引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为(wèi)是(shì)暗物质存在的迄(qì)今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过了(le)130多(duō)亿年(nián)之后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则(zé)表示相对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分(fēn)之(zhī)一。

科(kē)学家们通过(guò)对前景背(bèi)景分离(lí)后的(de)二值图像进行连通(tōng)域(yù)提取和(hé)标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样的(de)，而随着暗物质的增加(jiā)，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们(men)需要的(de)暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是一致的(de)。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不(bù)参与任何(hé)其他的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出了数十种的(de)假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些不(bù)同的(de)目标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去(qù)的几十年当(dāng)中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规(guī)物质相(xiāng)互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的(de)发现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒子的(de)周(zhōu)期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测(cè)到了某种信号(hào)。经过了(le)20多年的数据收集(jí)，人们发(fā)现了一(yī)个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能(néng)是人类(lèi)发现(xiàn)暗(àn)物质的(de)第一个直接(jiē)证据。

但是为什(shén)么(me)暗物质(zhì)会产生周期性的(de)年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物(wù)质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外半年(nián)则(zé)与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物(wù)质(zhì)流最快(kuài)的(de)时段(duàn)。而(ér)在(zài)11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管在实际(jì)的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了(le)60度的(de)倾斜，但(dàn)是(shì)这(zhè)并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人(rén)员们所(suǒ)观测到的(de)周期(qī)性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有其他(tā)的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期(qī)信(xìn)号的差(chà)异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连(lián)意大利游客的(de)数(shù)量也符合这个(gè)周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的(de)季节与之前的(de)实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动特征和第(dì)一个(gè)实(shí)验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物(wù)质所(suǒ)存在(zài)的非常(cháng)有力的(de)证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至目前还(hái)无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发(fā)射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈勃(bó)望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键(jiàn)的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验(yàn)室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有可能(néng)拥有另一种(zhǒng)神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会(huì)不会意(yì)味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的(de)效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力！

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