宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在(zài)科学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人(rén)类(lèi)为了(le)寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的几十年当(dāng)中进行(xíng)了(le)超过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却没有发现(xiàn)任(rèn)何(hé)的有效(xiào)证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)天体运(yùn)动的(de)规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文(wén)学家们(men)发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨道(dào)出现异常，不符(fú)合(hé)万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律(lǜ)的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周科长相当于什么级别？围一(yī)定有未(wèi)知(zhī)的天体(tǐ)通过引力在摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王(wáng)星(xīng)运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现都是(shì)应用万(wàn)有引力(lì)定律所取得重大天文(wén)成就的例子(zi)。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹(zī)威基(jī)正在研(yán)究和测(cè)量后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力(lì)束(shù)缚(fù)在一起。测量星系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方(fāng)法结果一致(zh科长相当于什么级别？ì)，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测量各个星系(xì)的(de)光度。

第(dì)二种是动力学质量的计(jì)算，是(shì)利用光谱红移测量星系(xì)团中的各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失(shī)了(le)，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形(xíng)式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速(sù)度比理(lǐ)论(lùn)上要快得(dé)多，按照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的(de)引力是(shì)无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛(pāo)出星系团(tuán)之外了，除(chú)非(fēi)有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起作用(yòng)，这(zhè)种力量(liàng)来源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了这样部分不可见的(de)暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星在其(qí)轨道上的运(yùn)行(xíng)速度就会(huì)越慢。但(dàn)是(shì)他们观(guān)测的(de)结(jié)果却让人(rén)感(gǎn)到不(bù)可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大(dà)的质(zhì)量来(lái)吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学(xué)家(jiā)们会使用一种相对标(biāo)准的方法来解释(shì)暗物质的存在(zài)，这种方法(fǎ)就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星(xīng)系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果(guǒ)出(chū)现异常的结果，就认为是(shì)由暗(àn)物质的力量进入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星(xīng)系(xì)中心更(gèng)远距离(lí)的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系位于银(yín)河系的(de)第三悬臂(bì)之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太(tài)阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可能就(jiù)是存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星(xīng)系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在(zài)星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可以解释这个现象(xiàng)的(de)原因。在一(yī)项新(xīn)的研究当中，科(kē)学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离地(dì)球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该星(xīng)系必须(xū)存在(zài)暗物(wù)质，否则(zé)就会分崩离(lí)析。但是(shì)科学(xué)家们使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力(lì)学(xué)定(dìng)律(lǜ)来(lái)解(jiě)释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系(xì)的(de)暗(àn)物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了(le)暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就是人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作(zuò)方(fāng)式(shì)是(shì)不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力之间的(de)相互作用(yòng)则是不同的方(fāng)式(shì)。对于在星(xīng)系团之(zhī)间的相互作用，科学家还(hái)引入了外部场效应(yīng)的(de)概念，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人(rén)认为暗物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物(wù)质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释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成(chéng)，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们(men)大部分(fēn)的(de)普通质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就(jiù)会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团大(dà)部分的(de)质(zhì)量(liàng)将(jiāng)位于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证它(tā)的(de)质量(liàng)区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第(dì)一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这(zhè)些星系本身(shēn)并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测(cè)者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥(yáo)远星(xīng)系的(de)光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的天体可能(néng)是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹星(xīng)系团观(guān)测的时(shí)候，发现它的大(dà)质量(liàng)区(qū)域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最(zuì)好(hǎo)的(de)解(jiě)释方法就是(shì)当(dāng)星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过了(le)这个区(qū)域，并(bìng)在两边形(xíng)成了(le)引力透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也(yě)被认(rèn)为是暗(àn)物质(zhì)存在的迄今为止最(zuì)好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过了(le)130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背(bèi)景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色(sè)的(de)部分表示(shì)温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之(zhī)一。

科学(xué)家们(men)通过(guò)对前景背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记之后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物(wù)质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物(wù)质的(de)增加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变(biàn)得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物(wù)质比例(lì)是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一(yī)个简单的理论框架(jià)，就很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与(yǔ)任何(hé)其他的(de)电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这(zhè)些不同的目标(biāo)粒(lì)子(zi)所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规物(wù)质相互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实验，却(què)没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利的(de)格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地(dì)学实验(yàn)室，这个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层(céng)楼高(gāo)的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多(duō)年的数(shù)据收集，人(rén)们(men)发现了一个有趣的事情。探测(cè)率会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是(shì)一样。一(yī)些(xiē)科学家认为这可(kě)能(néng)是(shì)人类发现(xiàn)暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会(huì)产生(shēng)周期(qī)性的(de)年度信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的(de)速度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地(dì)球(qiú)与太阳的(de)方向(xiàng)正(zhèng)好达到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地球穿(chuān)越(yuè)暗(àn)物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了最慢(màn)值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可以用来解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观测到的(de)周(zhōu)期性信(科长相当于什么级别？xìn)号(hào)。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的(de)情况，造成这(zhè)种年(nián)度周期信(xìn)号的差(chà)异也可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游客的(de)数(shù)量也(yě)符合这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在(zài)南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前(qián)的实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运动特(tè)征和第(dì)一个实(shí)验室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所存在(zài)的非常有力(lì)的证(zhèng)据(jù)了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希(xī)格(gé)雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的(de)视野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对(duì)于探测的(de)结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费米实(shí)验室粒子(zi)天体物理(lǐ)中心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在，它们(men)极有可能拥(yōng)有另一种神秘的(de)效(xiào)应，这种暗(àn)物(wù)质(zhì)效应(yīng)，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化(huà)的一(yī)个重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着人类(lèi)并不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行星上，暗(àn)物(wù)质正在通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生(shēng)命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗(àn)物质存(cún)在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持(chí)是我更新(xīn)的(de)动力！

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