宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法(fǎ)解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质存(cún)在(zài)的证据，科学家们在过(guò)去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往(wǎng)后的(de)几百(bǎi)年(nián)来，当天文学(xué)家们发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不(bù)符(fú)合万有引(yǐn)力定律的(de)时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力(lì)在(zài)摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星(xīng)的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是(shì)应用万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)所取得(dé)重大天文成就的例(lì)子。但是这些发现都是(shì)在恒(héng)星系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们上升到星系或(huò)者是星团的尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基正在研(yán)究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)结果一(yī)致(zhì)，就(jiù)可以确定其(qí)质(zhì)量(liàng)的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个星系的光度(dù)。

第(dì)二(èr)种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各(gè)个星系相对于星系团(tuán)的运动速(sù)度。当测(cè)量结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光的形(xíng)式(shì)所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现(xiàn)星(xīng)系团中很多星系的速度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这些可(kě)见(jiàn)星系的质量所产生的引力是(shì)无(wú)法(fǎ)将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘(mì)的力(lì)量在起作用，这种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时(shí)的人们对这样的(de)一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个(gè)词(cí)才再一次(cì)出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度(dù)就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测的结果却让(ràng)人(rén)感到(dào)不(bù)可思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不(bù)变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足(zú)够(gòu)大(dà)的质量来(lái)吸引它们，这些外围的(de)恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的方法来(lái)解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方法就是测量(liàng)星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速度(dù)。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科学家(jiā)们(men)通过射(shè)电望远镜(jìng)测量了(le)距(jù)离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它们的(de)旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外(wài)，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的(de)第三悬臂(bì)之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根(gēn)据(jù)万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)进行计(jì)算，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度(dù)，那(nà)么(me)产生以上这种向(xiàng)心(xīn)加速(sù)度的原因很(hěn)可能就是存在着一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来越多的研(yán)究人员开始相信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外(wài)恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是20斤是几kg 20斤是多少磅，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新(xīn)的(de)研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了(le)一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在(zài)的恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在(zài)暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩(bēng)离析。但是科学家(jiā)们(men)使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小时(shí)的详细测(cè)量(liàng)之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是(shì)可(kě)以用正(zhèng)常(cháng)的物质(zhì)和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质(zhì)，已(yǐ)经(jīng)被附近的另(lìng)一个大(dà)星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的(de)附近(jìn)没有任(rèn)何(hé)星系存在(zài)。造成这(zhè)些(xiē)现象的除(chú)了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人(rén)类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引(yǐn)力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系(xì)尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互(hù)作用(yòng)则(zé)是不同的方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间(jiān)的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引入了外(wài)部(bù)场(chǎng)效应的概念，指的(de)是在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会(huì)产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们(men)需要对现(xiàn)在(zài)的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的(de)其(qí)他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这样的(de)星(xīng)团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系(xì)的(de)气(qì)体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的(de)时候(hòu)，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的(de)急(jí)剧(jù)升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体所在的(de)中间区域。那(nà)么(me)我(wǒ)们通(tōng)过(guò)什么(me)来(lái)验证它的(de)质量区域到底(dǐ)是(shì)不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们(men)地球(qiú)上的(de)观(guān)测(cè)者之间(jiān)。被一个质量超级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这个超大质(zhì)量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个(gè)现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大的(de)天体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量(liàng)区域(yù)并不是在中间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法就(jiù)是当星团(tuán)发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观(guān)测到(dào)的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的(de)引(yǐn)力透镜(jìn20斤是几kg 20斤是多少磅g)研究(jiū)也(yě)被认(rèn)为是(shì)暗物(wù)质存(cún)在的迄(qì)今为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之(zhī)后(hòu)，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对较冷的(de)区(qū)域，但(dàn)实际上它们之间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景(jǐng)背景分离(lí)后的(de)二值图像(xiàng)进行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起来不(bù)应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值(zhí)的(de)幅度会(huì)减(jiǎn)小(xiǎo)，才变(biàn)得(dé)看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们(men)需要的暗物质大(dà)约(yuē)是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星运动(dòng)所需要的(de)暗物质比(bǐ)例是(shì)一(yī)致的(de)。这就意味(wèi)着。

用了一(yī)个简单(dān)的理论框架，就很好地(dì)解(jiě)释(shì)了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存(cún)在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其(qí)他的电(diàn)磁(cí)作(zuò)用，只通过(guò)引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的(de)存(cún)在，就相当于找到了(le)暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经(jīng)提出了数十种的假想目(mù)标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的(de)目标(biāo)粒(lì)子所需(xū)要的实验方(fāng)式也(yě)不相同。在过(guò)去的几十年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会(huì)与常规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)进行了(le)超(chāo)过50次的实(shí)验(yàn)，却没有任何(hé)实(shí)质性的发(fā)现，除了一个(gè)地方，意大利的(de)格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地(dì)学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到了(le)某种信号。经过了20多(duō)年的(de)数据收集，人们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的(de)事情。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这可(kě)能是(shì)人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质(zhì)会产生(shēng)周期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着(zhe)银河系进行移(yí)动，那么如(rú)果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)我们(men)也(yě)在以这样的(de)速度在穿越着暗物质(zhì)流(liú)，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一致的(de)，而另(lìng)外半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上(shàng)地(dì)球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系(xì)相对银河系(xì)的(de)平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观(guān)测(cè)到(dào)的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的(de)数量也符合这个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季(jì)节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这(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(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可以(yǐ)得(dé)到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的(de)非常(cháng)有力的(de)证据了。但是由于这(zhè)个实验(yàn)室(shì)刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射(shè)一台新的(de)望远镜(jìng)，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一(yī)个关键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探(tàn)测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体(tǐ)物理中心的(de)科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说是生命进(jìn)化(huà)的(de)一(yī)个重要(yào)因素。

如(rú)果(guǒ)这20斤是几kg 20斤是多少磅(zhè)一理(lǐ)论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质会(huì)不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正在(zài)通(tōng)过这样的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然(rán)，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗(àn)物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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