宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为何会存(cún)在科(kē)学(xué)无法解释的(de)“暗(àn)物(wù)质(zhì)”？暗(àn)物(wù)质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何(hé)的(de)有效(xiào)证(zhèng)据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了(le)万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动(dòng)的(de)规(guī)律。往后(hòu)的几百年来(lái)，当天文(wén)学家(jiā)们发现(xiàn)某些(xiē)天体运行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天(tiān)体通过(guò)引(yǐn)力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这些(xiē)发现都(dōu)是在(zài)恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基(jī)正在研(yán)究和(hé)测(cè)量后发(fā)星系(xì)团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的(de)质量(liàng)一般会使(shǐ)用到(dào)两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一致(zhì)，就可以确(què)定(dìng)其(qí)质量的范围(wéi)。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种是(shì)动力学质量的(de)计(jì)算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的(de)各(gè)个星(xīng)系相(xiāng)对于星系(xì)团的运(yùn)动速度(dù)。当测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团(tuán)有99%的(de)质(zhì)量消失了(le)，或(huò)者说(shuō)这99%的(de)质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们(men)无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速度的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的(de)质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的(de)力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样(yàng)部分(fēn)不可(kě)见的暗质，它不(bù)发散(sàn)光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但是它们却(què)占据(jù)着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特在观(guān)测仙女座星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说，距(jù)离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离的增(zēng)加，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的(de)质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早(zǎo)就被(bèi)甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了(le)。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质(zhì)的(de)存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是(shì)测量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴上距(jù)离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学knocked什么意思，knocking什么意思家(jiā)们通过射(shè)电望远镜测量(liàng)了距离(lí)星系中心更(gèng)远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛(niú)顿(dùn)的力(lì)学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第三(sān)悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳系的运行速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速(sù)度远远大于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能(néng)就是存(cún)在着一(yī)种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的引(yǐn)力效应(yīng)将(jiāng)星系聚(jù)集在(zài)了(le)一起。

也是从这时(shí)开始，越(yuè)来(lái)越(yuè)多(duō)的研究(jiū)人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个(gè)星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解(jiě)释(shì)这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学(xué)家还发现(xiàn)了一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河(hé)系不(bù)多，但是星系(xì)当(dāng)中存在的恒星(xīng)数量却(què)只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该星系必须存(cún)在(zài)暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时(shí)的(de)详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是(shì)可以用正常的(de)物质和力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成这些现象的(de)除了(le)暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一(yī)种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不够(gòu)全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的(de)天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的(de)方式(shì)运(yùn)动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间(jiān)的(de)相互作用，科(kē)学家还引入了外(wài)部场效应(yīng)的概念，指的(de)是(shì)在数(shù)百万光年的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意(yì)味着我们(men)需(xū)要对现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修(xiū)正，这些发(fā)现也让很多人(rén)认为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他的理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德(dé)理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部(bù)分的(de)普(pǔ)通质(zhì)量都在星(xīng)系的(de)气体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气(qì)体的相互作用就会导致温度(dù)的急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系团(tuán)大部分的(de)质(zhì)量(liàng)将位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很(hěn)多(duō)星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球(qiú)上的观测(cè)者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的东西(xī)的引力，会使身后(hòu)更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨(jù)大的天体可能(néng)是超(chāo)大质量的(de)黑洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们(men)对子弹(dàn)星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以最好的(de)解(jiě)释方(fāng)法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系(xì)团的引力(lì)透镜研(yán)究也被(bèi)认为是暗物质存(cún)在的(de)迄今为止最(zuì)好的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)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(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上它(knocked什么意思，knocking什么意思tā)们(men)之间的(de)温差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的二(èr)值(zhí)图像进行连通域提(tí)取(qǔ)和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是(shì)这样的，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波(bō)背(bèi)景辐(fú)射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字(zì)与解释星系当中恒(héng)星运动(dòng)所需要的暗物(wù)质比例是一(yī)致的。这就意味(wèi)着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不同的(de)观测结果。而暗(àn)物(wù)质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互(hù)作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了数(shù)十种的假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的目标粒子所(suǒ)需要的(de)实验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科学(xué)家们(men)已经进行了超过50次的实(shí)验，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当(dāng)中，藏着地(dì)球上(shàng)最(zuì)大的地学实(shí)验室，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高(gāo)的(de)探测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据(jù)收集(jí)，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率(lǜ)会(huì)在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最低，而且(qiě)在(zài)20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物质的(de)第一个(gè)直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗(àn)物(wù)质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗(àn)物质流，这(zhè)个过(guò)程(chéng)中会(huì)产生相应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方(fāng)向是一致的(de)，而另外(wài)半年(nián)则(zé)与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到(dào)完(wán)全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗(àn)物(wù)质流(liú)最快的时(shí)段。而在11月份，又恰(qià)好达到了(le)最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平(píng)面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家(jiā)认为这可(kě)以用来(lái)解释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也(yě)可能(néng)有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也(yě)符合这(zhè)个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在南(nán)半球建立了一个(gè)几乎相同(tóng)的实验室，这里的(de)季(jì)节与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而(ér)在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存(cún)在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的(de)宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野(yě)是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关(guān)键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们(men)极(jí)有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生命进化的(de)一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个(gè)角(jiǎo)落(luò)的行星上(shàng)，暗物(wù)质正(zhèng)在(zài)通过这样(yàng)的效应(yīng)创造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到(dào)暗物质存(cún)在的(de)实际证据。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存不存(cún)在(zài)呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是(shì)我更(gèng)新(xīn)的动力！

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