宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科学(xué)无法解释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人(rén)类为了(le)寻找暗(àn)物质存在(zài)的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除(chú)了(le)一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的(de)自(zì)然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通(tōng)过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但(dàn)是这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究和测量后(hòu)发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨(jù)大星系团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)，当(dāng)两种方法结(jié)果一致，就可以确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是获得(dé)其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个(gè)星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发座星(xīng)系团有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存(cún)在，我们(men)无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量(liàng)速(sù)度(dù)的过程中，兹威基(jī)发现星(xīng)系团中很多(duō)星系(xì)的速(sù)度(dù)比理(lǐ)论上要快得多，按照牛(niú)顿(dùn)的运动学(xué)定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的引力(lì)是无法将它们(men)束缚在星(xīng)系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量(liàng)在(zài)起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量(liàng)。只是(shì)当时的人们(men)对这样的(de)一(yī)种说法不屑(xiè)一(yī)顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的(de)恒星在其轨道上的(de)运行速(sù)度就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让(ràng)人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随(suí)着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外围的(de)恒星(xīng)早就被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会(huì)使用一种相对标准的方法来(lái)解释暗(àn)物质(zhì)的(de)存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距离星系(xì)中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系(xì)中心更(gèng)远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发现它(tā)们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们(men)的(de)太(tài)阳(yáng)系也不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银(yín)河(hé)系旋(xuán)转，这个实(shí)际速(sù)度远(yuǎn)远大于理论速度，那(nà)么(me)产生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的(de)研(yán)究人员开(kāi)始相信暗(àn)物质(zhì)的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质(zhì)并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在(zài)一项新的(de)研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的(de)微小差异(yì)。另外(wài)，天文学家还发(fā)现(xiàn)了(le)一(yī)个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒(héng)星数(shù)量却(què)只有银河系的(de)千(qiān)分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星系(xì)必(bì)须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是(shì)科(kē)学家(jiā)们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的(de)恒星运动是可以用正常的(de)物(wù)质(zhì)和力(lì)学(xué)定律来解释的(de)。那么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引力的理(lǐ)解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是(shì)不同的(de)方式。对于在星系团之间(jiān)的相互作用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部(bù)场效应的概念(niàn)，指的是在数(shù)百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在的其他的(de)理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德(dé)理论所没(méi)法解(jiě)释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的(de)相互(hù)作用就会导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之(zhī)后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于(yú)所有这(zhè)些气(qì)体所在的(de)中间区域(yù)。那么我们通过什么来验证(zhèng)它(tā)的(de)质量区域到底是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们(men)可(kě)以(yǐ)明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了(le)什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和我们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的(de)东西的引(yǐn)力(lì)，会(huì)使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了扭曲。这(zhè)个(gè)现(xiàn)象就是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨(jù)大(dà)的天体可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们(men)对(duì)子弹星系(xì)团观测的时候，发现它(tā)的大质量(liàng)区域并不(bù)是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是(shì)当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了这(zhè)个区域，并在(zài)两边形(xíng)成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地(dì)穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空(kōng)间背景(jǐng)上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度(dù)较高的(de)区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对(duì)较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它们之间的温(wēn)差(chà)只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后(hòu)的二值图像进行连通(tōng)域提取和(hé)标(biāo)记之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来不(bù)应(yīng)该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐射的(de)测量值，我们(men)需(xū)要(yào)的暗物质大约是普通(tōng)物质(zhì)的(de)5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物(wù)质比例是一致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很(hěn)好地(dì)解(jiě)释了很多不同的观测结(jié)果。而(ér)暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到(dào)了(le)暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了数十(shí)种的假想目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻找这(zhè)些不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需(xū)要(yào)的实验方式也不相同(tóng)。在(zài)过去的几十年(nián)当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进(jìn)行了超过(guò)50次的实验大π键电子数的计算方法，大π键电子数怎么看，却没有任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地(dì)方，意大利的(de)格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地(dì)学实(shí)验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人(rén)们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且在20年(nián)当中每年都(dōu)是(shì)一样。一些科学家认(rèn)为这可能(néng)是(shì)人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会(huì)产生(shēng)周期性的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才(cái)我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系正在(zài)以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那(nà)么(me)如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地(dì)球围(wéi)绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的(de)有效性。

因此科学家(jiā)认为这可(kě)以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信号(hào)。当然也(yě)可能有(yǒu)其他的情况，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年度周期(qī)信号的(de)差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个(gè)周期的(de)规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立(lì)了一个几乎相同的(de)实验(yàn)室(shì)，这里的季节与之前的(de)实验室正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物(wù)质流的(de)运动(dòng)特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里可以得到(dào)相同的(de)信号，就可以成(ch大π键电子数的计算方法，大π键电子数怎么看éng)为暗物质(zhì)所存在的非常有力的(de)证(zhèng)据了。但是(shì)由于(yú)这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还无法提供(gōng)相(xiāng)应的数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但它(tā)的(de)宽视场仪器提供的视野(yě)是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途(tú)就是探大π键电子数的计算方法，大π键电子数怎么看索暗物质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这(zhè)一理论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人(rén)类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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