宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学(xué)无(wú)法解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在(zài)过去的几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过(guò)50次的(de)长期实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任(rèn)何的有效证据(jù)。除了一个(gè)地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定律的(de)时候，他们(men)就(jiù)会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力在(zài)摄动它(tā)的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天(tiān)王星运行(xí吴亦凡真的在牢里吗，吴亦凡为什么被关进牢里ng)轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发现(xiàn)都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得重大天文成(chéng)就(jiù)的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们(men)上升到(dào)星系或者是(shì)星团(tuán)的(de)尺度，事情(qíng)就开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究(jiū)和(hé)测量后发星系团(tuán)的(de)质(zhì)量。这是一(yī)个由数千(qiān)个星系(xì)所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚(fù)在(zài)一起。测量星系团的质量一般会(huì)使用到(dào)两(liǎng)种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是(shì)获得(dé)其(qí)"光度(dù)学的质量"，需(xū)要的数据是测(cè)量各个(gè)星(xīng)系(xì)的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质量的(de)计(jì)算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团中的各(gè)个星系(xì)相对于(yú)星(xīng)系(xì)团的运(yùn)动速度。当测量结果出来(lái)之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了(le)，或者说(shuō)这99%的(de)质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看(kàn)到。最诡异(yì)的是(shì)，在(zài)测量(liàng)速(sù)度(dù)的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基(jī)发现星系团(tuán)中很多星(xīng)系的速度比理论上要(yào)快(kuài)得多(duō)，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产生的(de)引力(lì)是无(wú)法(fǎ)将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的(de)力量在起作用(yòng)，这种力(lì)量来源于某种隐(yǐn)形的(de)物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提出了(le)这样部分不可(kě)见的暗质，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量。只是当(dāng)时(shí)的人(rén)们对这样(yàng)的一(yī)种(zhǒng)说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特(tè)在观测仙女座星系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星(xīng)的(de)旋转速度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根(gēn)据牛(niú)顿(dùn)的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当(dāng)中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒(héng)星早就被(bèi)甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标(biāo)准的(de)方法来(lái)解释(shì)暗物质(zhì)的存(cún)在(zài)，这种方(fāng)法就是测(cè)量星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星系中心的(de)距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距(jù)离(lí)星系中心(xīn)更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿(dùn)的力学(xué)定律。我们的太阳(yáng)系也不(bù)例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个(gè)实际(jì)速(sù)度(dù)远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的原因很可(kě)能(néng)就是(shì)存(cún)在着(zhe)一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越(yuè)多的研究(jiū)人(rén)员开始相信暗物(wù)质(zhì)的存(cún)在。科学家(jiā)根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)暗(àn)物质(zhì)的质量占(zhàn)整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释(shì)这个现象的(de)原因。在一项新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家还(hái)发现了一(yī)个反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多(duō)，但(dàn)是星系当中存在的(de)恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一(yī)。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须存(cún)在(zài)暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但(dàn)是(shì)科学家们使用最先进的(de)望远镜对其进行了(le)40个小时的(de)详(xiáng)细测量之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动(dòng)是(shì)可(kě)以用正常的物(wù)质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物(wù)质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另(lìng)一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近没有任何星系存在。造(zào)成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力(lì)的(de)理解还(hái)不(bù)够全面，引力很可能在不同(tóng)尺(chǐ)度(dù)空间中的工作(zuò)方(fāng)式是(shì)不(bù)同的(de)，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方(fāng)式运动。但是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用则是不同的方式(shì)。对于(yú)在星系团之间的相(xiāng)互作(zuò)用，科(kē)学(xué)家还引入(rù)了外(wài)部场效应的(de)概念，指的是在(zài)数百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大的(de)质量(liàng)之间会产生(shēng)对(duì)彼(bǐ)此特殊(shū)的(de)效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味(wèi)着我们需要对现(xiàn)在(zài)的(de)物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质存在的其他(tā)的(de)理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子弹星系(xì)团(tuán)，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组成(chéng)，类似这(zhè)样的(de)星团，它们大部分的(de)普通(tōng)质量都在(zài)星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作(zuò)用(yòng)就会导致温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速(sù)度(dù)大幅降低。所以在(zài)理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的(de)质量将位于所有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它(tā)的质量区域到底是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯(bó)太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系(xì)本身(shēn)并(bìng)不(bù)是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了什么(me)问(wèn)题，而是(shì)这(zhè)样极遥远的天体(tǐ)和我们地(dì)球上(shàng)的观测者之(zhī)间。被一个质量(liàng)超级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超(chāo)大(dà)质量(liàng)的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团(tu吴亦凡真的在牢里吗，吴亦凡为什么被关进牢里án)观测(cè)的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方(fāng)法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质量气(qì)体被卡在(zài)了中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)的(de)引(yǐn)力透(tòu)镜研(yán)究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自(zì)宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经(jīng)过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度较高(gāo)的(de)区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对(duì)前景背景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和标记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)没(méi)有暗(àn)物(wù)质(zhì)，图(tú)形看起(qǐ)来不应(yīng)该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要的暗物(wù)质大约(yuē)是普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字(zì)与解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗物(wù)质比例是(shì)一(yī)致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单(dān)的理论框架，就很好(hǎo)地(dì)解(jiě)释了很多不同的观测(cè)结果。而暗(àn)物质的本(běn)质就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他的(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(de)存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的(de)实(shí)际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经(jīng)提出(chū)了数十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子(zi)所(suǒ)需要的实验方式也不相同(tóng)。在(zài)过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看(kàn)不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会(huì)与常规物质(zhì)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)进行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了(le)一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测(cè)器，一直(zhí)致力于寻找暗(àn)物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到(dào)了某种信(xìn)号。经过(guò)了20多(duō)年的数(shù)据收(shōu)集，人们发(fā)现了(le)一个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年(nián)当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能是人类(lèi)发现暗(àn)物质的第(dì)一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会(huì)产(chǎn)生周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动(dòng)，那(nà)么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇宙吴亦凡真的在牢里吗，吴亦凡为什么被关进牢里(zhòu)当中(zhōng)，这(zhè)意味着我们(men)也在以这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着暗(àn)物(wù)质流，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时(shí)地(dì)球(qiú)又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳的(de)方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河(hé)系(xì)的方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外(wài)半年(nián)则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份的时(shí)候(hòu)，地(dì)球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人员们所观(guān)测到的周期(qī)性(xìng)信号。当然也可能(néng)有其他的(de)情(qíng)况，造成这种年(nián)度(dù)周期信号的差异(yì)也可能是(shì)温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的(de)水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客(kè)的数量也符(fú)合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学(xué)家们又(yòu)在南半球建立了(le)一(yī)个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流的运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信(xìn)号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但是由于(yú)这个(gè)实验室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还无(wú)法提供相应(yīng)的(de)数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野(yě)是哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一(yī)个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得(dé)到进一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会(huì)意味着人类并不(bù)孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推(tuī)论(lùn)的大(dà)前提是要(yào)先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持(chí)是我更新的动力！

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