宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么(me)？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过(guò)去的(de)几十年当中进行了(le)超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学(xué)原理一书(shū)中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当天文学家们发(fā)现某些(xiē)天体运行轨道出现异(yì)常，不符合(hé)万(wàn)有引力定(dìng)律的时候，他们(men)就会(huì)知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它的(de)轨道(dào)。比(bǐ)如在(zài)1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系(xì)或(huò)者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威基(jī)正在研究(jiū)和测量(liàng)后发星(xīng)系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千个星系(xì)所组成的巨大(dà)星系团，这些星系(xì)被引(yǐn)力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第(dì)二(èr)种是(shì)动力学质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的(de)各(gè)个星系相对于星系团的(de)运动速度(dù)。当测量结果出(chū)来(lái)之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的质量消失了(le)，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的(de)是，在(zài)测量速(sù)度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很多星系的(de)速度比(bǐ)理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的(de)质量(liàng)所产生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的(de)力量在起作用，这种力量来(lái)源(yuán)于(yú)某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人们(men)对这样的(de)一种说(shuō)法不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来(lái)说，距离(lí)中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速度(dù)就会越慢(màn)。但是他们观测的结果(guǒ)却让人(rén)感到不(bù)可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的(de)质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如(rú)果出现异(yì)常(cháng)的(de)结(jié)果，就(jiù)认为(wèi)是(shì)由(yóu)暗物质的力量进入(rù)其中。

于是(shì)科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的(de)力学(xué)定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加速度的原(yuán)因很(hěn)可能(néng)就(jiù)是存(cún)在(zài)着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的(de)原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引(yǐn)力效应的遥远恒星(xīng)之间，也(yě)会出(chū)现速度(dù)上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了一四川地震最新消息今天，20分钟前四川刚刚发生地震个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大(dà)小(xiǎo)和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的(de)恒(héng)星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河系的(de)千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否则(zé)就(jiù)会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和力学(xué)定(dìng)律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的(de)另一个大星系剥(bō)离(lí)了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的(de)假说(shuō)之外，另一种可能(néng)就是(shì)人类对(duì)引力的理解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的(de)，这意味着(zhe)在行星(xīng)系尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿(yán)着它们(men)的轨道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系(xì)和星团的尺度(dù)，引力之间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不同的方式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的相互(hù)作(zuò)用，科学家还引入了外部(bù)场(chǎng)效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万光(guāng)年(nián)的(de)规模上，巨大的(de)质量之间会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论(lùn)证据(jù)是(shì)蒙德理论所没(méi)法解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星际气体的(de)相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅降低(dī)。所(suǒ)以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分(fēn)的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这些气(qì)体所在的中间(jiān)区(qū)域。那么(me)我们通过什(shén)么来验证它的质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢(ne)？前(qián)不(bù)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清照片，在(zài)照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很(hěn)多星系似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这些(xiē)星系(xì)本身(shēn)并(bìng)不是真的(de)被扭曲了，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什(shén)么问题，而(ér)是这(zhè)样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个(gè)质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个(gè)超(chāo)大(dà)质量的(de)东西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的(de)光都(dōu)发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在(zài)中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在(zài)了(le)中间，暗物(wù)质则直(zhí)接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质存在的迄今为止最好的(de)理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了(le)各相同性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色(sè)的部分表示(shì)温度(dù)较高的区域(yù)，蓝(lán)色(sè)则表(biǎo)示相对较冷的(de)区(qū)域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

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(qǔ)和标记(jì)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，而随着暗物(wù)质的增加(jiā)，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背(bèi)景辐(fú)射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的(de)暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当(dāng)中(zhōng)恒(héng)星运动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的(de)。这(zhè)就意(yì)味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的(de)理论框架，就很好地解释了很(hěn)多(duō)不同的观测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相互(hù)作(zuò)用。所(suǒ)以如果能(néng)够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子(zi)的(de)存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子所需要(yào)的实验方(fāng)式(shì)也(yě)不相同。在(zài)过(guò)去的几十年当中，人类为了(le)寻(xún)找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科(kē)学(xué)家们已经进行了(le)超过(guò)50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验(yàn)室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼高的(de)探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的科(kē)学家声称(chēng)观测到(dào)了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多年(nián)的(de)数据收集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每(měi)年(nián)的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每年(nián)都是一样(yàng)。一(yī)些科学家认为这可能是(shì)人类发现(xiàn)暗物质的(de)第(dì)一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度(dù)信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那(nà)么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样(yàng)的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致的(de)，而另外半年(nián)则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可以用(yòng)来解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信(xìn)号的差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的数量也(yě)符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在(zài)南(nán)半(bàn)球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流的运动特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物(wù)质所存在的非(fēi)常有(yǒu)力(lì)的(de)证据了。但是由于这个实(shí)验(yàn)室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提供相应的数据(jù)支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大(dà)小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测(cè)的(de)结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理(lǐ)中心(xīn)的(de)科学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它(tā)们极(jí)有(yǒu)可(kě)能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘的(de)效应(yīng)，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化(huà)的(de)一个(gè)重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一(yī)步的(de)证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物质会不(bù)会意味着(zhe)人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在(zài)通过这样的效应创造(zào)生命(mìng)。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前提(tí)是要(yào)先找(zhǎo)到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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