宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无(wú)法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去的(de)几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超(chāo)过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天文学家(jiā)们(men)发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们(men)就会(huì)知(zhī)道，周围一(yī)定(dìng)有(yǒu)未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力在(zài)摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得(dé)重(zhòng)大天文(wén)成就的(de)例子(zi)。但(dàn)是(shì)这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当(dāng)我们上(shàng)升到星(xīng)系或者是星团(tuán)的(de)尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团的(de)质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束(shù)缚(fù)在一(yī)起。测(cè)量星系(xì)团(tuán)的质量(liàng)一般(bān)会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一(yī)致，就(jiù)可以确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是获(huò)得其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的(de)光度。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测(cè)量星系(xì)团中的(de)各(gè)个(gè)星系相对于星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系(xì)团有99%的质量消失(shī)了(le)，或(huò)者说这99%的(de)质(zhì)量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的过程(chéng)中，兹(zī)威(wēi)基(jī)发现星(xīng)系(xì)团中很(hěn)多星(xīng)系的(de)速度比理论(lùn)上要快得(dé)多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的(de)引(yǐn)力是(shì)无法将它们束缚(fù)在(zài)星(xīng)系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的(de)力(lì)量在起作用，这(zhè)种力量来(lái)源于(yú)某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它(tā)们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分(fēn)的质量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一次(cì)出(chū)现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观(guān)测的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸(xī)引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家(jiā)们(men)会使用(yòng)一种相对标(biāo)准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速度。如果出现异(yì)常的结(jié)果，就认为是由暗物(wù)质的力(lì)量进入(rù)其中(zhōng)。

于(yú)是(shì)科学家们通(tōng)过(guò)射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心(xīn)更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它(tā)们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符(fú)合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们(men)的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可(kě)能就是存(cún)在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系(xì)聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究人(rén)员开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系(xì)质魔芋为什么没有热量，魔芋粉丝千万别吃多了量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的(de)原因。在(zài)一项新的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河系不多(duō)，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在(zài)不(bù)同尺度空间中的工作方(fāng)式是(shì)不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的(de)方式(shì)运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用则是不同的(de)方式。对(duì)于在星系团之间的(de)相互(hù)作用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部(bù)场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此特殊的(de)效果，这(zhè)个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意(yì)味(wèi)着我们需要对现在的物(wù)理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)还(hái)有关于(yú)暗物质存(cún)在的其(qí)他的理论证据，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙德理(lǐ)论所没法解释(shì)的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体的相互作用就会导致温度(dù)的(de)急剧升高，速度(dù)大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量(liàng)将位于所有这(zhè)些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来验证它的(de)质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以明显地(dì)看到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这(zhè)些(xiē)星系本身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这(zhè)样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们(men)地球(qiú)上的(de)观(guān)测者之间。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大质量的东(dōng)西的(de)引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大的天体可能是超大质(zhì)量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大(dà)质量(liàng)区域(yù)并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的(de)解释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了(le)中间，暗物(wù)质(zhì)则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗(àn)物(wù)质存在的迄今(jīn)为(wèi)止最(zuì)好的(de)理论证据。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙当(dāng)中最古老(lǎo)的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实(shí)际上(shàng)它(tā)们之间的温(wēn)差(chà)只有(yǒu)万(wàn)分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分(fēn)离后(hòu)的(de)二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得(dé)看起来(lái)“和(hé)谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大约是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的(de)观测结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存(cún)在，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同(tóng)的(de)目标粒子所需要的实验(yàn)方(fāng)式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为了(le)寻(xún)找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不(bù)会与(yǔ)常规物质相互作用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次(cì)的实验，却没(méi)有任何实(shí)质性的发(fā)现(xiàn)，除了一个地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地(dì)球(qiú)上(shàng)最(zuì)大(dà)的地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层(céng)楼(lóu)高(gāo)的探测(cè)器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了(le)20多年(nián)的数据收集，人们发现(xiàn)了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率(lǜ)会(huì)在每(měi)年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年当中每(měi)年都是(shì)一样(yàng)。一(yī)些科(kē)学家(jiā)认为这可能是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质(zhì)会(huì)产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银(yín)河系进行移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的(de)时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的(de)方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论上地球穿越暗物质流(liú)最快的时(shí)段(duàn)。而(ér)在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系(xì)的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这可(kě)以用来解(jiě)释(shì)，研(yán)究人员们(men)所观测到的周(zhōu)期(qī)性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积雪，甚(shèn)至连(lián)意(yì)大利游客的数量也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征和第一个实(shí)验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的(de)非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前(qián)还无法提供相应(yīng)的(de)数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提(tí)供的(de)视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个(gè)关键(jiàn)的(de)用途(tú)就是探索暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验(yàn)室粒(lì)子天体(tǐ)物理(lǐ)中心的(de)科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发(fā)现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进(jìn)化的一个(gè)重要(yào)因素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在通过这样(yàng)的效应(yīng)创造生(shēng)命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前提(tí)是要(yào)先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们(men)觉得暗物质到魔芋为什么没有热量，魔芋粉丝千万别吃多了底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支(zhī)持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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