宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十(shí)年当(dāng)中进行了超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但(dàn)是却没有发(fā)现任何的有效证据(jù)。除(chú)了(le)一个(gè)地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数(shù)学(xué)原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表了万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就(jiù)通过(guò)天王星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星(xīng)的(de)存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文成就的例(lì)子。但(dàn)是这些(xiē)发现都是在恒(héng)星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系所组成的(de)巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第(dì)一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系(xì)团的运动(dòng)速度。当测(cè)量(liàng)结果(guǒ)出来之后，敷面膜20分钟后如果没干还敷吗，敷面膜20分钟后如果没干还敷吗兹威基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质(zhì)量消失(shī)了(le)，或(huò)者说(shuō)这(zhè)99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威基发(fā)现星系团(tuán)中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无(wú)法(fǎ)将(jiāng)它们(men)束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出(chū)星系团敷面膜20分钟后如果没干还敷吗，敷面膜20分钟后如果没干还敷吗之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形(xíng)的(de)物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时(shí)的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在观(guān)测仙女座(zuò)星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他们(men)观测(cè)的(de)结果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的(de)万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些(xiē)外(wài)围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。基于这种现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用一种相(xiāng)对标准的(de)方法来解释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果(guǒ)出(chū)现异常(cháng)的(de)结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距(jù)离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河(hé)系旋转，这(zhè)个(gè)实(shí)际速度远(yuǎn)远大(dà)于(yú)理论(lùn)速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原(yuán)因很可能(néng)就(jiù)是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的(de)研究(jiū)人员开(kāi)始(shǐ)相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科(kē)学家根(gēn)据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的(de)速度，估(gū)算在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可(kě)以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们(men)发(fā)现，几乎没有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会出现速度上的(de)微小差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发现了一(yī)个反(fǎn)常的星(xīng)系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离地(dì)球大(dà)约(yuē)2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存(cún)在的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河(hé)系的千分(fēn)之一。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系(xì)必须(xū)存在暗(àn)物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学(xué)家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个(gè)小时的(de)详细测(cè)量之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力(lì)学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在(zài)。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着在(zài)行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用(yòng)则(zé)是(shì)不同的方式。对(duì)于在星系团之间的(de)相互(hù)作用，科(kē)学家还(hái)引入了外部场效应(yīng)的概念，指的(de)是(shì)在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需(xū)要对现在的物(wù)理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也让很多人(rén)认为(wèi)暗物质假说理论就(jiù)此终结(jié)。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还(hái)有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的其(qí)他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据是蒙(méng)德(dé)理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为37亿光年(nián)的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量(liàng)都在星(xīng)系的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会(huì)导致温度(dù)的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所以在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域(yù)。那么(me)我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的质量(liàng)区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可(kě)以(yǐ)明(míng)显地看(kàn)到很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲了，也不敷面膜20分钟后如果没干还敷吗，敷面膜20分钟后如果没干还敷吗是韦伯望远镜出了什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大(dà)质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现象就是引力(lì)透镜(jìng)效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可能是超大质(zhì)量(liàng)的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发(fā)现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的(de)解释方法(fǎ)就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研(yán)究也被认为是(shì)暗物质存在的(de)迄今为止最好的(de)理论证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来(lái)自(zì)宇(yǔ)宙当(dāng)中最(zuì)古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了各(gè)相同(tóng)性的微波辐(fú)射。其(qí)中(zhōng)红色(sè)的部分表示温度(dù)较高的区(qū)域，蓝色(sè)则(zé)表(biǎo)示相对较冷的(de)区域(yù)，但实际上它们之间的(de)温差只有万(wàn)分之一(yī)。

科(kē)学(xué)家们通过对前景背景分离后的二(èr)值图(tú)像(xiàng)进行(xíng)连通(tōng)域提取和标记之(zhī)后(hòu)发现(xiàn)，如(rú)果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运动所需要(yào)的(de)暗物质比例(lì)是(shì)一致的。这就意(yì)味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互(hù)作用。所(suǒ)以如(rú)果(guǒ)能够找到(dào)这(zhè)种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗物质存在的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经(jīng)提(tí)出了(le)数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的目(mù)标粒(lì)子所需要的实验方(fāng)式也(yě)不(bù)相同(tóng)。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与常(cháng)规(guī)物(wù)质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却(què)没(méi)有任(rèn)何实质性(xìng)的发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测(cè)器，一(yī)直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信(xìn)号(hào)。经(jīng)过(guò)了20多(duō)年的数据(jù)收集，人(rén)们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都(dōu)是(shì)一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个(gè)直(zhí)接证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度(dù)信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着我们(men)也在以这样(yàng)的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕(rào)太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的(de)方向(xiàng)是一致的，而(ér)另外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是(shì)这并(bìng)不(bù)影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测(cè)到(dào)的(de)周期(qī)性信号(hào)。当(dāng)然也可(kě)能有其(qí)他的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信(xìn)号(hào)的差异也可(kě)能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符(fú)合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第(dì)一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在(zài)这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于(yú)这个(gè)实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽(kuān)视(shì)场仪器(qì)提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器(qì)的(de)100倍。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥(ào)秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发(fā)现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可(kě)能(néng)拥有(yǒu)另(lìng)一种神(shén)秘的(de)效应，这(zhè)种暗物质效应(yīng)，会(huì)支(zhī)持(chí)宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这一理论得到(dào)进一步(bù)的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人(rén)类并不孤(gū)单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某(mǒu)个角落的(de)行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前(qián)提(tí)是要(yào)先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更新的动力！

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