宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家(jiā)们在(zài)过(guò)去的几十年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次(cì)的长期实(shí)验，但是却没(méi)有发(fā)现(xiàn)任何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示(shì)了宇宙中天体运(yùn)动的(de)规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家们(men)发现某(mǒu)些天(tiān)体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异(yì)常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨(guǐ)道(dào)的(de)异常，推算并且发现(xiàn)了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的(de)发(fā)现都是应用万(wàn)有引力定律所取得(dé)重大天文成就(jiù)的例子(zi)。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们(men)上升到星系或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在(zài)研究和(hé)测量后发星(xīng)系团的质量。这是(shì)一(yī)个由数千(qiān)个(gè)星系所组成的(de)巨大星系团，这些(xiē)星系被(bèi)引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测量星系(xì)团的(de)质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果(guǒ)一(yī)致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的(de)数据(jù)是(shì)测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利(lì)用(yòng)光(guāng)谱红移测量星系团中的各个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻(chè)底懵了(le)，“动(dòng)力学质量(liàng)”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形式(shì)所存在(zài)，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发(fā)现星系(xì)团中很多(duō)星系的(de)速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的(de)运(yùn)动(dòng)学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法将它们(men)束(shù)缚(fù)在星(xīng)系(xì)团(tuán)内(nèi)的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出(chū)星(xīng)系团之外了(le)，除非(fēi)有一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的力量在(zài)起作用(yòng)，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了(le)这(zhè)样部分不(bù)可见的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的(de)恒星在其轨道上(shàng)的(de)运(yùn)行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的结(jié)果却让人(rén)感到(dào)不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保(bǎo)持(chí)不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，在星系当中如(rú)果(guǒ)没(méi)有足够大(dà)的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于(yú)这(zhè)种现象，科学(xué)家(jiā)们会(huì)使用一种相对标准的方(fāng)法来(lái)解(jiě)释暗物质的(de)存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速(sù)度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据(jù)万有引力(lì)定律进行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向(xiàng)心加速度的原因很可能就是(shì)存在(zài)着(zhe)一(yī)种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质(zhì)的(de)引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越来越(yuè)多(duō)的研究(jiū)人员开始相信暗(àn)物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星(xīng)轨道的速度，估(gū)算(suàn)在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释(shì)这(zhè)个(gè)现象(xiàng)的(de)原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也(yě)会出现(xiàn)速(sù)度上的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学家还(hái)发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了(le)40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系中的(de)恒(héng)星运动是可以用正常的(de)物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的(de)另一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有(yǒu)任何星(xīng)系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种可(kě)能就是人(rén)类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不(bù)够(gòu)全面，引力很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但(dàn)是上(shàng)升到(dào)星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的(de)方(fāng)式。对于在星系团之间(jiān)的相互作用，科(kē)学家(jiā)还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是在(zài)数百万光(guāng)年(nián)的规(guī)模上，巨大的(de)质量之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊(shū)的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味(wèi)着我们需要对现在(zài)的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理论证据(jù)，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们(men)大部(bù)分的普通(tōng)质量(liàng)都在(zài)星系的气(qì)体当中(zhōng)。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时(shí)候，星际(jì)气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的(de)质量将位于(yú)所(suǒ)有(yǒu)这些气(qì)体所(suǒ)在的中(zhōng)间(jiān)区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什(shén)么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星(xīng)系(xì)似(shì)乎(hū)被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其(qí)实这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是(shì)这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观(guān)测(cè)者之(zhī)间(jiān)。被一个质量超级巨(jù)大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西的引力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们(men)对子弹星系(xì)团观测的(de)时(shí)候，发现(xiàn)它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被(bèi)卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力(lì)透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为(wèi)止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当金允智致命之旅演的谁中最(zuì)古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性的微波(bō)辐射。其(qí)中红(hóng)色的(de)部分表示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷的区(qū)域，但实(shí)际上它们(men)之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对(duì)前景背景分(fēn)离(lí)后的(de)二值图(tú)像(xiàng)进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标记(jì)之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物(wù)质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会(huì)减小，才变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物(wù)质大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了一(yī)个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们不(bù)参与任(rèn)何其(qí)他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到(dào)这(zhè)种粒(lì)子(zi)的(de)存(cún)在，就相当于找到了暗(àn)物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的(de)假(jiǎ)想目标(biāo)，而(ér)要(yào)寻找这(zhè)些不(bù)同的目标(biāo)粒(lì)子(zi)所需(xū)要的(de)实验(yàn)方(fāng)式也不(bù)相(xiāng)同(tóng)。在(zài)过去的(de)几十年(nián)当(dāng)中，人类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的(de)实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实(shí)质(zhì)性的发(fā)现，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的(de)地(dì)学(xué)实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质(zhì)粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了一个有趣的(de)事情。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年(nián)当中每(měi)年(nián)都(dōu)是一样。一些(xiē)科学(xué)家认为这可能是人(rén)类发(fā)现暗物质的(de)第(dì)一个(gè)直接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗(àn)物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程(chéng)中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一(yī)致(zhì)的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到(dào)完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地(dì)球(qiú)穿(chuān)越暗物(wù)质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解(jiě)释，研究人员们所观测到的(de)周期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的(de)积雪，甚至(zhì)连意(yì)大利游客的数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前(qián)的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的运动特征和第(dì)一个(gè)实验室是一(yī)样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的(de)非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截(jié)至目前还(hái)无(wú)法(fǎ)提(tí)供相应的数(shù)据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远镜，这(zhè)台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希(xī)格雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜其(qí)中一个关键的用途就是(shì)探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待(dài)了。费米实验室(shì)粒(lì)子天体物理(lǐ)中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发(fā)现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说(shuō)是生命进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不(bù)会意味(wèi)着人类(lèi)并不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在通过这样(yàng)的效应创(chuàng)造生(shēng)命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的大前提是要(yào)先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物金允智致命之旅演的谁质到(dào)底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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