宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究(jiū)竟是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家(jiā)们在(zài)过去的几十年当(dāng)中进行(xíng)了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克(kè)牛顿(dùn)发表(biǎo)了(le)万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动(dòng)的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来(lái)，当天文(wén)学家们发现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合(hé)万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了(le)海王(wáng)星(xīng)的(de)存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系(xì)或者是星团(tuán)的(de)尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里茨(cí)兹(zī)威基正在研究和测量后发星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力(lì)束(shù)缚(fù)在一起。测(cè)量星(xīng)系(xì)团的(de)质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获(huò)得(dé)其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二(èr)种是(shì)动力(lì)学质(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对于星(xīng)系团的运动(dòng)速(sù)度。当测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹(zī)威(wēi)基(jī)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(wèi)着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速(sù)度(dù)的过(guò)程中，兹(zī)威基发现星系团中很(hěn)多星系的(de)速度比理论上(shàng)要快(kuài)得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们(men)束缚在(zài)星系团内的，它(tā)们早就应该(gāi)被(bèi)抛(pāo)出星系团之外了(le)，除非有一(yī)种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分(fēn)的质量(liàng)。只是当时的人(rén)们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的(de)恒星(xīng)运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远(yuǎn)的(de)恒(héng)星在其轨道(dào)上的运行速(sù)度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观(guān)测的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸(xī)引它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩(shuǎi)到(dào)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家(jiā)们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度。如(rú)果出现异常的(de)结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中(zhōng)心(xīn)更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我们(men)的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的(de)运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存(cún)在(zài)着一种我们(men)看不到的(de)物质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多(duō)的(de)研究人(rén)员开始相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星系(xì)外恒星轨道(dào)的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物(wù)质并不(bù)是唯一(yī)可(kě)以解释这(zhè)个(gè)现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学家还(hái)发现了一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是(shì)星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分之一(yī)。

所以在理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学家(jiā)们使用最先进的(de)望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发(fā)现星系中的恒星(xīng)运(yùn)动是可以用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那(nà)么又有人提出(chū)，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附(fù)近没(méi)有任何星系(xì)存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的(de)除了暗物质(zhì)的(de)假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是人(rén)类(lèi)对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同(tóng)尺(chǐ)度(dù)空间中的工作(zuò)方式是不(bù)同的(de)，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我们所理解的(de)方式运(yùn)动(dòng)。但是(shì)上升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作(zuò)用则是不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引入了(le)外部场效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨(jù)大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要(yào)对(duì)现在(zài)的物理定(dìng)律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物质(zhì)假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存在的其他的(de)理(lǐ)论(lùn)证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论(lùn)所没(méi)法解(jiě)释的“引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团，它们大部(bù)分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气体的相互作用就(jiù)会(huì)导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所以在(zài)理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气体所在(zài)的中间区域。那么(me)我(wǒ)们通过什么来验证它(tā)的质量区域(yù)到底是不是集(jí)中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的(de)形变(biàn)。其实这些星系(xì)本(běn)身并不是(shì)真(zhēn)的(de)被扭曲了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨大(dà)的(de)天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量的东西的引力，会(huì)使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了(le)扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星系(xì)团观测(cè)的时(shí)候(hòu)，发现它(tā)的(de)大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法就(jiù)是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物(wù)质则(zé)直接(jiē)通(tōng)过(guò)了这个区域，并(bìng)在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的(de)引力透镜研究(jiū)也(yě)被认为是暗物质存在的(de)迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了(le)130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同(tóng)性的(de)微波辐(fú)射(shè)。其中红(hóng)色的部分表示温度较高(gāo)的(de)区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实际(jì)上(shàng)它们之间的温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景背景(jǐng)分离后的(de)二值图(tú)像进行连通域提(tí)取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙当中没(méi)有暗物质，图(tú)形看起来不(bù)应该是这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的(de)幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐射(shè)的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这(zhè)个数字(zì)与(yǔ)解(jiě)释(shì)星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物(wù)质比例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多(duō)不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互(hù)作用。所以如(rú)果能够(gòu)找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻(xún)找这(zhè)些不同的(de)目标(biāo)粒子(zi)所(suǒ)需(xū)要的实验方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为(wèi)了(le)寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已经进行了超过(guò)50次的(de)实(shí)验，却没(méi)有(yǒu)任何实质性的(de)发现(xiàn)，除(chú)了一个地方(fāng)，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地(dì)学实验(yàn)室(shì)，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探测(cè)器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗物(wù)质粒子的(de)周(zhōu)期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测(cè)率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月(yuè明堂人形图的作者是谁，明堂人形图的作者是谁写的)降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为这(zhè)可能是人(rén)类发现暗(àn)物质的(de)第(dì)一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕着银河(hé)系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在(zài)以这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月(yuè)份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗(àn)物质(zhì)流最(zuì)快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其(qí)他的情况，造(zào)成这种年(nián)度周期信号的(de)差异也可(kě)能(néng)是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也(yě)符合这个周期(qī)的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了(le)一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节(jié)与之前的(de)实验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验室是(shì)一样的(de)。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这(zhè)里(lǐ)可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗物(wù)质(zhì)所存在(zài)的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相应(yīng)的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提(tí)供(gōng)的(de)视野是(shì)哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个(gè)关键的用途就是(shì)探索暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们(men)只能(néng)拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特(tè)芬研究发(fā)现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它(tā)们(men)极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质会不会意(yì)味着人(rén)类并不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先(xiān)找到暗物质存在的(de)实(shí)际证据(jù)。那(nà)么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质到(dào)底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力(lì)！

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