宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类为了寻(xún)找暗(àn)物质存(cún)在的证(zhèng)据(jù)，科(kē)学家们在过去的(de)几十年当中进(jìn)行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何(hé)的有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然(rán)哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学(xué)家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现(xiàn)都是应用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们(men)上升到星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研究和测(cè)量后发星(xīng)系(xì)团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系(xì)所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可以确定(dìng)其质量(liàng)的(de)范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测(cè)量(liàng)各个星系的(de)光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力(lì)学质(zhì)量的计算，是(shì)利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我们(men)无法看到(dào)。最(zuì)诡(guǐ)异(yì)的是，在测(cè)量速度的过(guò)程中，兹(zī)威基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度(dù)比理论(lùn)上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可(kě)见星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们(men)束缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应该被抛出星系团(tuán)之外了(le)，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹(zī)维(wéi)基(jī)提出了这样部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却(què)占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运(yùn)行速度就会(huì)越慢。但是他(tā)们(men)观测的(de)结(jié)果却让人感(gǎn)到不(bù)可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的(de)增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力(lì)定律，在星系(xì)当中(zhōng)如果没(méi)有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来(lái)解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如(rú)果出(chū)现异常的结(jié)果，就认为是(shì)由暗物质的(de)力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了距离星(xīng)系(xì)中心更(gèng)远距离(lí)的氢元素，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)并不(bù)符合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系(xì)的(de)第三(sān)悬臂之上，距(jù)离银(yín)河(hé)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)系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论(lùn)速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加速度的(de)原因很可(kě)能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的(de)物质，是这些暗(àn)物(wù)质的(de)引力效应将星(xīng)系聚集(jí)在(zài)了(le)一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开(kāi)始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物(wù)质的(de)质量(liàng)占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银(yín)河(hé)系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的恒星数量却(què)只有银河系(xì)的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必须存(cún)在(zài)暗(àn)物质，否则就会(huì)分(fēn)崩(bēng)离析(xī)。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小时的详细(xì)测(cè)量之后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的(de)恒星运动(dòng)是(shì)可以用正常的物(wù)质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外(wài)，另一种可能就(jiù)是(shì)人类对引力的(de)理解还不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中(zhōng)的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度(dù)中的天(tiān)体(tǐ)会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的(de)方式。对于在(zài)星系(xì)团之间(jiān)的相互(hù)作用(yòng)，科学家还(hái)引(yǐn)入了外部场效(xiào)应(yīng)的概(gài)念，指的是在(zài)数百(bǎi)万(wàn)光年(nián)的规模上，巨大的质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味(wèi)着我们需要对(duì)现(xiàn)在(zài)的(de)物理定(dìng)律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证据是(shì)蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气(qì)体的相互(hù)作用就会导(dǎo)致温度的急剧(jù)升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团大部(bù)分的质量(liàng)将(jiāng)位(wèi)于(yú)所有(yǒu)这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过(guò)什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了宇宙当中第(dì)一张全(quán)彩的高(gāo)清照(zhào)片(piàn)，在(zài)照片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什(shén)么问题，而是这样极(jí)遥(yáo)远的天(tiān)体和我们(men)地球上的观测者之(zhī)间(jiān)。被一个质量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体(tǐ)可能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗(àn)物(wù)质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对(duì)子(zi)弹星系团观测的(de)时候(hòu)，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部(bù)的(de)碰撞时，可(kě)被(bèi)观测(cè)到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力透(tòu)镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为(wèi)是暗物质存在的(de)迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来(lái)自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐射(shè)。其中红(hóng)色的部(bù)分表示温(wēn)度(dù)较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科(kē)学家们通过对前(qián)景(jǐng)背景(jǐng)分离(lí)后的二值(zhí)图像进行连通域(yù)提取和标记(jì)之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才变得(dé)看(kàn)起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的(de)测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了(le)很多不(bù)同的观测结果。而暗(àn)物质1元等于多少伊朗币，1元人民币等于多少伊朗元的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他(tā)的电磁作(zuò)用(yòng)，只通过引力来相互作(zuò)用。所以(yǐ)如果能(néng)够找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是什么？科学(xué)家们(men)已经提出了数(shù)十种的(de)假想目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要的实(shí)验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方(fāng)，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的(de)地(dì)学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的(de)探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年(nián)的数据收集(jí)，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会(huì)在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每(měi)年都(dōu)是一样。一些科(kē)学家认为这可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物(wù)质(zhì)会产生周期性的年(nián)度(dù)信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流(liú)，这个(gè)过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度围(wéi)绕太(tài)阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间，地(dì)球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河(hé)系(xì)的方向(xiàng)是(shì)一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的(de)时候，地(dì)球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现(xiàn)了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造成这种年(nián)度周期信号(hào)的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连意大利游客(kè)的(de)数量也符合这个(gè)周(zhōu)期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的(de)季节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号(hào)，就(jiù)可以成为暗物质所存(cún)在(zài)的(de)非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目以待(dài)了(le)。费米实验(yàn)室粒子天(tiān)体(tǐ)物(wù)理中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在，它们极有可(kě)能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进(jìn)化的(de)一个重要因素(sù)。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得到(dào)进一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意(yì)味着人(rén)类(lèi)并(bìng)不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落(luò)的行星上(shàn1元等于多少伊朗币，1元人民币等于多少伊朗元g)，暗物质(zhì)正在(zài)通过这样的效应创造生命。当然(rán)，这(zhè)些推论(lùn)的大前提是要先找到暗(àn)物质存(cún)在(zài)的实际证(zhèng)据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不(bù)存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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