宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在(zài)的证(zhèng)据，科(kē)学家(jiā)们在过(guò)去的(de)几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却(què)没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲(zhé)学数(shù)学原理一(yī)书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常(cháng)，不(bù)符合万有引力定律的(de)时候，他们就会知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应(yīng)用(yòng)万有引(yǐn)力定(dìng)律所取得重大(dà)天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星团(tuán)的尺度(dù)，事(shì)情(qíng)就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物(wù)理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威(wēi)基(jī)正在研究和测(cè)量(liàng)后(hòu)发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系(xì)团的质量(liàng)一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个(gè)星(xīng)系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团(tuán)中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测(cè)量(liàng)结果出来(lái)之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的质量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基(jī)发现星系(xì)团中很多星系的速度(dù)比理论上(shàng)要(yào)快得多，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些(xiē)可见星系(xì)的质量(liàng)所(suǒ)产生的(de)引力是(shì)无(wú)法将(jiāng)它们束缚在星系(xì)团(tuán)内的，它们早就(jiù)应该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)力量在起作用，这种力量(liàng)来(lái)源(yuán)于某(mǒu)种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部(bù)分的(de)质量(liàng)。只是当时的人们对这样的(de)一种(zhǒng)说法不(bù)屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再(zài)一次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运(yùn)行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的(de)结(jié)果却(què)让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星(xīng)的旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没(méi)有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基(jī)于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会使用一种相对标准的方法来(lái)解释(shì)暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果(guǒ)出(chū)现(xiàn)异常的结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了(le)距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发(fā)现它们(men)的旋(xuán)转速(sù)度并不(bù)符(fú)合牛顿的力(lì)学定律(lǜ)。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际(jì)速度(dù)远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的原(yuán)因很可能就(jiù)是存在(zài)着一种我们(men)看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越(yuè)来越(yuè)多的研(yán)究人(rén)员开始相信暗(àn)物质的(de)存(cún)在。科学(xué)家根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质(zhì)的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是唯一可以解(jiě)释(shì)这(zhè)个(gè)现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当中，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎没有引力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和(hé)银河系(xì)不(bù)多，但是星系当中(zhōng)存在的恒(héng)星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系(xì)必须(xū)存(cún)在暗物质，否(fǒu)则(zé)就(jiù)会(huì)分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了(le)40个(gè)小时(shí)的详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动(dòng)是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解(jiě)释的(de)。那么又有人提(tí)出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一个大(dà)星系剥(bō)离了。奇(qí)怪(guài)的(de)是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象的除(chú)了暗物质的(de)假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能(néng)在(zài)不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作方式是不同(tóng)的(de)，这(zhè)意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按(àn)照我们(men)所理解的方(fāng)式运(yùn)动。但是上(shàng)升到星系和星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，引力之间的(de)相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的(de)相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年(nián)的(de)规模上，巨(jù)大的质量(liàng)之(zhī)间会产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意味(wèi)着(zhe)我们(men)需(xū)要对现在(zài)的(de)物理定律(lǜ)进行修正，这些(xiē)发(fā)现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都(dōu)在星系(xì)的气(qì)体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大(dà)部分的质量将位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证它(tā)的(de)质量(liàng)区域到底是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在(zài)照片中我们可以明显地看到(dào)很多星系(xì)似乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大(dà)的形(xíng)变(biàn)。其实这些星系本(běn)身并不是真的(de)被扭曲了(le)，也(yě)不是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了(le)什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我们(men)地球上的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星(xīng)系的光都(dōu)发生(shēng)了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就(jiù)是当星(xīng)团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观(guān)测(cè)到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在(zài)两(liǎng)边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后(hòu)，可见(jià容易吸引已婚男人的女人，哪些女人容易吸引已婚男人n)光终于(yú)可以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了(le)。经(jīng)过了(le)130多(duō)亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值图像进行连(lián)通域提取和(hé)标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的(de)幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量(liàng)值，我们需要的暗物(wù)质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)所需要(yào)的(de)暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理(lǐ)论(lùn)框架，就很好地解(jiě)释了很多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它(tā)们(men)不(b容易吸引已婚男人的女人，哪些女人容易吸引已婚男人ù)参(cān)与任(rèn)何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作用(yòng)。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什(sh容易吸引已婚男人的女人，哪些女人容易吸引已婚男人én)么？科学家们已经提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻(xún)找这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实(shí)验方式也不相同。在过(guò)去(qù)的几十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实(shí)验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学(xué)家声称(chēng)观(guān)测到了某种信号(hào)。经(jīng)过了20多年(nián)的数据(jù)收集，人(rén)们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科学家认为(wèi)这可能是人类发现暗(àn)物质的第一个(gè)直接证据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会(huì)产生(shēng)周(zhōu)期性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们(men)讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么(me)如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的(de)方(fāng)向(xiàng)是一致的，而(ér)另(lìng)外半年则(zé)与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但(dàn)是这并不影(yǐng)响这(zhè)个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测(cè)到(dào)的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号(hào)的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿(shī)度、土壤(rǎng)中(zhōng)的(de)水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也(yě)符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在(zài)南半球建立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里的(de)季节与之前(qián)的(de)实验室(shì)正好相反，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特(tè)征和(hé)第一个实验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有力的证(zhèng)据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目(mù)前(qián)还(hái)无法提供相应(yīng)的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提(tí)供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用途(tú)就(jiù)是探索(suǒ)暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒(lì)子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们(men)极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生(shēng)，或(huò)者(zhě)说是(shì)生命进(jìn)化的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这(zhè)一理论得(dé)到进一(yī)步(bù)的证(zhèng)实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不(bù)会(huì)意味着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗(àn)物质正(zhèng)在(zài)通过这样(yàng)的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗物(wù)质(zhì)存在的实际(jì)证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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