宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造(zào)”的？为何(hé)会存在科学无法(fǎ)解(jiě)释(shì)的(de)“暗物(wù)质(zhì)”？暗物(wù)质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗(àn)物(wù)质存在(zài)的(de)证据，科学(xué)家们在过去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数学原理一(yī)书中，埃(āi)萨克(kè)牛(niú)顿发表了(le)万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的(de)规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们(men)发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们(men)就会知道(dào)，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的(de)轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就通过天王星运行(xíng)轨道的异(yì)常，推算并且发现了海(hǎi)王星的(de)存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现(xiàn)都是(shì)应用(yòng)万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律所取得重大(dà)天(tiān)文成就的例(lì)子。但如何把对象玩成喷泉状态，怎么让自己女朋友喷泉(dàn)是这些发(fā)现(xiàn)都是(shì)在恒星系(xì)统的(de)尺度当(dāng)中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研(yán)究和测(cè)量后发星系团的质(zhì)量(liàng)。这(zhè)是一(yī)个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系相(xiāng)对于星系(xì)团的(de)运(yùn)动速度。当测量结果出(chū)来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发(fā)座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在(zài)，我们无(wú)法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在(zài)测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基(jī)发(fā)现(xiàn)星系团中很多星系的(de)速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就(jiù)应该被抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基提出了这(zhè)样部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距(jù)离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这(zhè)种现(xiàn)象，科(kē)学家(jiā)们(men)会使用一种相对标(biāo)准的(de)方(fāng)法(fǎ)来解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的(de)结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗(àn)物质的力(lì)量进入(rù)其中。

于是(shì)科学家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并(bìng)不符合牛顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳系位于银河(hé)系的(de)第三悬臂(bì)之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳(yáng)系正在(zài)以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实(shí)际速度(dù)远远大于理论(lùn)速度，那(nà)么产生以上这(zhè)种向心加速(sù)度(dù)的原因很可能(néng)就(jiù)是(shì)存在着一种我们看不到的(de)物(wù)质，是这(zhè)些(xiē)暗(àn)物质的引力(lì)效应将星系聚集在(zài)了一(yī)起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的(de)研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据(jù)星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算(suàn)在星系当中暗物质(zhì)的(de)质(zhì)量占(zhàn)整(zhěng)个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的(de)研(yán)究(jiū)当中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也(yě)会出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差异(yì)。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒星数(shù)量却只有银(yín)河系的(de)千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力学(xué)定(dìng)律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系(xì)存在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一(yī)种可能(néng)就是人类(lèi)对引力(lì)的理解还不(bù)够全面，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿(yán)着它们的(de)轨道(dào)，按(àn)照我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动。但(dàn)是上(shàng)升到星(xīng)系和星团的尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科(kē)学(xué)家还(hái)引入了外部(bù)场效应的概(gài)念，指的是在数百万(wàn)光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定律进行(xíng)修(xiū)正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多人认为暗(àn)物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在(zài)的其他(tā)的理(lǐ)论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没(méi)法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距如何把对象玩成喷泉状态，怎么让自己女朋友喷泉(jù)离(lí)为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们大部分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发(fā)生(shēng)碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互作用就会导致(zhì)温度的(de)急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通过什么来验证它的质量区(qū)域到底是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高(gāo)清照片，在照(zhào)片中我们可以明显(xiǎn)地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是(shì)真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是(shì)这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的观测如何把对象玩成喷泉状态，怎么让自己女朋友喷泉者之间。被(bèi)一(yī)个质量超级巨(jù)大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质量(liàng)的东西(xī)的引(yǐn)力(lì)，会(huì)使身后更遥远星系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨大的(de)天(tiān)体(tǐ)可能(néng)是(shì)超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观(guān)测的时候，发现它的大质量区域(yù)并不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释(shì)方法就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也(yě)被认为是暗(àn)物(wù)质存在的迄(qì)今(jīn)为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经(jīng)过(guò)了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部(bù)分表示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域(yù)，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分(fēn)之(zhī)一(yī)。

科(kē)学家们(men)通过对前景(jǐng)背景分(fēn)离后的二(èr)值图像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会减小，才变(biàn)得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的(de)测量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质比例(lì)是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地(dì)解释了(le)很多不同的(de)观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它(tā)们(men)不(bù)参与任何其他的电(diàn)磁作用，只通过引力(lì)来(lái)相互(hù)作用。所以如(rú)果(guǒ)能(néng)够(gòu)找到(dào)这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目(mù)标粒子所需要的(de)实验方式(shì)也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会(huì)与(yǔ)常(cháng)规(guī)物质(zhì)相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过(guò)50次的(de)实(shí)验，却没(méi)有任何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地(dì)学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高(gāo)的探测器(qì)，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质(zhì)粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学(xué)家声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样。一(yī)些(xiē)科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的(de)第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕(rào)着银河系进行移动(dòng)，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着(zhe)我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系的(de)方向是一致的，而另外半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地(dì)球与太(tài)阳的方向正好达到(dào)完全(quán)一(yī)致，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物(wù)质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际(jì)的情况中，太阳系(xì)相对银(yín)河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这(zhè)个(gè)理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释(shì)，研(yán)究人员(yuán)们所(suǒ)观(guān)测(cè)到的(de)周(zhōu)期性(xìng)信号。当(dāng)然(rán)也可能有其(qí)他(tā)的(de)情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度周期信号(hào)的差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又(yòu)在南半(bàn)球建立了一(yī)个(gè)几乎(hū)相同的(de)实(shí)验室，这里的季节(jié)与之前的(de)实(shí)验室(shì)正好相反(fǎn)，而在(zài)这里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实验(yàn)室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所存(cún)在的(de)非(fēi)常有力的证据了。但(dàn)是由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至目前(qián)还无法提供相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供的视野是(shì)哈勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一(yī)种神(shén)秘的效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者说是生命进(jìn)化的一个(gè)重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不(bù)会意味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角(jiǎo)落(luò)的行星上(shàng)，暗(àn)物(wù)质正在通(tōng)过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是(shì)要先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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