宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家(jiā)们在过去(qù)的(de)几十(shí)年当中进行了超过50次的长期(qī)实(shí)验(yàn)，但是却没有发现任何(hé)的有(yǒu)效(xiào)证据。除(chú)了(le)一个地方，在(zài)1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨(sà)克(kè)牛(niú)顿(dùn)发(fā)表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发(fā)现某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)出(chū)现异常，不符合(hé)万有引力(lì)定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异(yì)常，推(tuī)算并(bìng)且(qiě)发(fā)现了(le)海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成(chéng)就(jiù)的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都(dōu)是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到(dào)星(xīng)系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物(wù)理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星(xīng)系(xì)所组成的巨(jù)大(dà)星系团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系团(tuán)的质量一(yī)般会使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就(jiù)可以确(què)定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的(de)数(shù)据(jù)是测量(liàng)各个(gè)星系(xì)的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团(tuán)有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星鹅颈藤壶多少钱一斤，鹅颈藤壶和佛手螺一样吗(xīng)系团中(zhōng)很多星(xīng)系的(de)速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛(niú)顿(dùn)的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这些可见(jiàn)星系(xì)的质量所产生(shēng)的引力是无(wú)法(fǎ)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，除非有一种神秘的力量(liàng)在(zài)起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了(le)这样(yàng)部分不可见的暗(àn)质，它不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是它们却(què)占据(jù)着宇宙中绝大(dà)部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在(zài)观(guān)测仙女座星(xīng)系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们(men)观(guān)测的结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大(dà)的(de)质量来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相(xiāng)对标准的方法(fǎ)来(lái)解(jiě)释暗物(wù)质的存在(zài)，这种方法(fǎ)就是测量(liàng)星(xīng)系(xì)当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的(de)结果，就认为是由暗(àn)物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家(jiā)们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距(jù)离星系中心更远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的(de)太(tài)阳系也(yě)不例(lì)外，太(tài)阳系位(wèi)于银河系的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万(wàn)有引力定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳系(xì)的(de)运行速(sù)度(dù)应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳(yáng)系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向心加速度的原因很可能(néng)就(jiù)是存在(zài)着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚(jù)集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的(de)研究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科(kē)学家根(gēn)据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个现象的(de)原因。在(zài)一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒(héng)星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上的(de)微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不(bù)多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系必(bì)须(xū)存在(zài)暗(àn)物质，否则就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是(shì)科学家(jiā)们(men)使用最先进的(de)望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测(cè)量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学定律来解释(shì)的(de)。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该(gāi)星(xīng)系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没有任何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另一种可(kě)能(néng)就(jiù)是人(rén)类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式(shì)运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引力之间的(de)相互作(zuò)用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的(de)相互作用，科学家还引入了(le)外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光(guāng)年的规(guī)模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这意(yì)味着我(wǒ)们需要对现在的(de)物理定律(lǜ)进行(xíng)修(xiū)正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的(de)子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们(men)大部分(fēn)的普(pǔ)通(tōng)质(zhì)量(liàng)都在星系的(de)气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用就会(huì)导(dǎo)致(zhì)温(wēn)度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团(tuán)大(dà)部分的(de)质量将位于所有这些气体(tǐ)所在的中间(jiān)区域(yù)。那么我(wǒ)们通(tōng)过什么来验证它的质量(liàng)区域到(dào)底是(shì)不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的(de)高清照片(piàn)，在(zài)照片(piàn)中我们(men)可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些(xiē)星(xīng)系(xì)本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地(dì)球上的观测者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大的(de)天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东(dōng)西(xī)的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能是超(chāo)大质量的黑洞或者是(shì)暗(àn)物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的(de)时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测(cè)到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在两边(biān)形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认(rèn)为是暗(àn)物质存(cún)在的(de)迄今为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来(lái)自宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年(nián)之后(hòu)，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下了各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上它们(men)之间的温(wēn)差只鹅颈藤壶多少钱一斤，鹅颈藤壶和佛手螺一样吗有万分之一。

科学家们(men)通过对(duì)前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二值图(tú)像进行连(lián)通域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有(yǒu)暗物(wù)质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值(zhí)的(de)幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射(shè)的(de)测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大(dà)约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解释星系当(dāng)中恒星运(yùn)动所需要的暗物质(zhì)比例(lì)是(shì)一致的。这就意味(wèi)着。

用了(le)一个(gè)简单的理论框(kuāng)架，就很好地解(jiě)释了(le)很多不同的观(guān)测结(jié)果。而暗(àn)物质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒(lì)子(zi)，它(tā)们(men)不参与(yǔ)任何(hé)其他的(de)电磁(cí)作用(yòng)，只通过引(yǐn)力(lì)来(lái)相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能(néng)够找到这种粒子(zi)的存在(zài)，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物质(zhì)存在(zài)的(de)实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家们已经(jīng)提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需(xū)要的(de)实验方式(shì)也不(bù)相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了(le)超过50次的实验，却(què)没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处(chù)的地(dì)下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的地学实验室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声(shēng)称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达(dá)到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到(dào)最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么暗物质会(huì)产生周(zhōu)期(qī)性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕着银河(hé)系进行(xíng)移(yí)动(dòng)，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银河系的(de)方向是一致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在(zài)6月(yuè)份的时(shí)候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了(le)最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研(yán)究(jiū)人员们所观测到的周期性信号(hào)。当(dāng)然也可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周(zhōu)期信(xìn)号(hào)的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至(zhì)连(lián)意大利游(yóu)客的数量也符合这个(gè)周(zhōu)期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又(yòu)在南半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物质流(liú)的运动特(tè)征和第(dì)一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非(fēi)常有力的证据(jù)了。但是由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以(yǐ)截至目前(qián)还无法提供相应的数(shù)据支持。另(lìng)外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台(tái)太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫(jiào)做(zuò)“南希格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野(yě)是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍(bèi)。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)其(qí)中一个(gè)关键的用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以待了(le)。费米实验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一(yī)种神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者说(shuō)是生命进化的一个重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质会不会(huì)意味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个(gè)角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大(dà)前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实(shí)际(jì)证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持(chí)是我更(gèng)新的动力！

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