宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什(shén)么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了超过(guò)50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除(chú)了(le)一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天(tiān)体运行(xíng)轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符合(hé)万有(yǒu)引力(lì)定律的(de)时候(hòu)，他(tā)们就会知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取(qǔ)得重大(dà)天文成就(jiù)的例子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度(dù)当中，可(kě)当(dāng)我们上升到星系(xì)或者是星(xīng)团的(de)尺度，事情就开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨(cí)兹威基(jī)正(zhèng)在(zài)研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束(shù)缚在一(yī)起。测量星系团(tuán)的质量一(yī)般会使用(yòng)到(dào)两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一致(zhì)，就(jiù)可以确(què)定其(qí)质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光(guāng)度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质(zhì)量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是“光(guāng)度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系(xì)团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并(bìng)不以可见光(guāng)的(de)形式所存在，我们(men)无法看到(dào)。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的(de)过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的速(sù)度比理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的(de)运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些(xiē)可见星(xīng)系的(de)质量所产生的引力是无(wú)法将它们(men)束缚在星系(xì)团内的，它(tā)们早就应(yīng)该被抛(pāo)出星系(xì)团之外了(le)，除(chú)非有(yǒu)一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)力量在起作(zuò)用，这种力量来源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提(tí)出(chū)了这样部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的(de)质量。只(zhǐ)是(shì)当(dāng)时的人们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中(zhōng)的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中心(xīn)越(yuè)远的(de)恒星(xīng)在(zài)其(qí)轨道上(shàng)的运(yùn)行速度(dù)就会(huì)越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到不(bù)可(kě)思(sī)议(yì)。

随着与中心(xīn)距离(lí)的(de)增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这(zhè)种(zhǒng)现象，科(kē)学家们(men)会使用一种(zhǒng)相对(duì)标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离(lí)星(xīng)系(xì)中心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的旋转速(sù)度。如果出(chū)现异(yì)常的(de)结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的(de)旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系(xì)位(wèi)于银河系的(de)第三(sān)悬臂之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这(zhè)种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很可(kě)能(néng)就是存在着一种我们看(kàn)不(bù)到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这时开始，越来越(yuè)多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在(zài)星系当中暗物(wù)质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯(wéi)一(yī)可以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新的研究当中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个(gè)反常的(de)星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离(lí)地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分(fēn)之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用正常的物(wù)质和力学定律(lǜ)来解(jiě)释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗(àn)物质(zhì)，已经被(bèi)附(fù)近的(de)另一(yī)个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何(hé)星系存在(zài)。造成这些现象的除了暗(àn)物(wù)质的假说之外，另一种可能(néng)就是人(rén)类(lèi)对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能(néng)在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工(gōng)作方式是不同的，这(zhè)意味着在行星(xīng)系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的(de)相互(hù)作用则是不同(tóng)的方式。对于在(zài)星系(xì)团之间的相互作用，科(kē)学家(jiā)还引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生(shēng)对彼此特殊的效(xiào)果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意(yì)味(wèi)着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说(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(de)其(qí)他的理论证(zhèng)据(jù)，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙德理论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的(de)子(zi)弹星(xīng)系(xì)团(tuán)，由两(liǎng)个(gè)碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们(men)大(dà)部分的普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发(fā)生(shēng)碰撞的(de)时候，星际气体的(de)相互作用(yòng)就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它(tā)的质(zhì)量区域到(dào)底(dǐ)是不是(shì)集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全彩的高清照(zhào)片，在照片(piàn)中我们(men)可以明显地(dì)看到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些(xiē)星系本(běn)身并不是(shì)真的(de)被扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什(shén)么问题(tí)，而是这样(yàng)极遥远的(de)天(tiān)体和我们地(dì)球上的观(guān)测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲(qū)。这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量(liàng)的(de)黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现(xiàn)它的(de)大质量(liàng)区域(yù)并(bìng)不是(shì)在中间，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的(de)解释方法(fǎ)就是当(dāng)星团发生全(quán)部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个(gè)区域(yù)，并在两(liǎng)边(biān)形成(chéng)了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引力(lì)透(tòu)镜研究(jiū)也被(bèi)认为(wèi)是(shì)暗物质存在(z1h等于多长时间怎么算，1h等于多少时间ài)的迄今为(wèi)止最好的理论(lùn)证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空(kōng)间(jiān)1h等于多长时间怎么算，1h等于多少时间背景上留下(xià)了各(gè)相同性的(de)微波辐(fú)射(shè)。其中(zhōng)红(hóng)色的部(bù)分表示温度较(jiào)高(gāo)的(de)区域，蓝色(sè)则表示(shì)相(xiāng)对较(jiào)冷的区(qū)域(yù)，但(dàn)实际上它们之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科学家们(men)通过对(duì)前景(jǐng)背景(jǐng)分离后的二(èr)值图(tú)像进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景(jǐng)辐射(shè)的测量值(zhí)，我们需要的暗(àn)物(wù)质大约(yuē)是普通物质(zhì)的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星系当(dāng)中恒星(xīng)运(yùn)动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简(jiǎn)单的理(lǐ)论(lùn)框架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何(hé)其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过(guò)引力来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够(gòu)找(zhǎo)到(dào)这种粒子(zi)的存在，就相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家(jiā)们已经提(tí)出(chū)了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些(xiē)不同(tóng)的(de)目标粒子所需要的实验方式也不相同。在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发(fā)现，除(chú)了(le)一个地方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地(dì)球上最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个(gè)三层楼高(gāo)的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的(de)科学家(jiā)声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣(qù)的(de)事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年的6月(yuè)份达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一(yī)些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物(wù)质的第一个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什(shén)么(me)暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也(yě)在以这样的速(sù)度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外(wài)半(bàn)年(nián)则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到(dào)完全一(yī)致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系(xì)相对银河(hé)系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观(guān)测到(dào)的周(zhōu)期(qī)性信号(hào)。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的(de)差异也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客(kè)的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们(men)又在南半球建立(lì)了(le)一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季(jì)节与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动特征和(hé)第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前(qián)还无(wú)法提供相应(yīng)的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新(xīn)的(de)望远镜，这台太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)其(qí)中(zhōng)一(yī)个关键的用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背后的(de)奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结(jié)果，我们只(zhǐ)能(néng)拭(shì)目以待了(le)。费米(mǐ)实验室(shì)粒(lì)子天体物理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这一理论得(dé)到进一步的(de)证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在通过(guò)这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的(de)大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物(wù)质到底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

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