宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的(de)证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的(de)几十年当中进行了超(chāo)过(guò)50次(cì)的长期实(shí)验，但是(shì)却没有发(fā)现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一个地方，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲(zhé)学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几百年来(lái)，当(dāng)天文学(xué)家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会(huì)知(zhī)道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力(lì)在(zài)摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取得重大天文成就的(de)例(lì)子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们(men)上升到(dào)星系(xì)或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理(lǐ)学(xué)家弗(fú)里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研(yán)究和测量后发(fā)星(xīng)系团的质量(liàng)。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被(bèi)引力束缚(fù)在(zài)一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结(jié)果一致，就可以确定其质量(liàng)的(de)范(fàn)围(wéi)。

第一种是(shì)获得(dé)其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各(gè)个星系的(de)光度。

第二种是动(dòng)力(lì)学质(zhì)量的计算，是(shì)利用光谱红移(yí)测量星系(xì)团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量(liàng)消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在(zài)，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的(de)过程(chéng)中，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无(wú)法将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该被(bèi)抛出星(xīng)系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源(yuán)于某(mǒu)种隐(yǐn)形(xíng)的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出(chū)了这(zhè)样部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人们(men)对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一次出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中(zhōng)心(xīn)越远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不(bù)可思议(yì)。

随着与(yǔ)中(zhōng)心(xīn)距(jù)离(lí)的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿(dùn)的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们(men)，这些外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种(zhǒng)相(xiāng)对(duì)标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星(xīng)系当中气(qì)体在(zài)X轴上距离星系中心的(de)距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗物质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于(yú)是科(kē)学家(jiā)们通过射电望远镜测(cè)量了(le)距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我们的(de)太阳系也不(bù)例外，太阳系位于(yú)银河系的(de)第三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么(me)产生(shēng)以上这(zhè)种向心(xīn)加速(sù)度(dù)的(de)原因很可能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不(bù)到的(de)物质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的(de)引力效(xiào)应将星系聚集(jí)在了(le)一(yī)起。

也是(shì)从(cóng)这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不(bù)是唯一可(kě)以解(jiě)释(shì)这个现象的原因(yīn)。在一项新的(de)研究当中，科学家们(men)发(fā)现，几乎没(méi)有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会(huì)出(chū)现速度上的微(wēi)小差异。另(lìng)外(wài)，天文(wén)学家还发现了一(yī)个反常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了(le)40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细(xì)测量之后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律来解释(shì)的。那(nà)么又有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何(hé)星系(xì)存(cún)在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力(lì)的理解还不够全(quán)面，引力很可(kě)能在不同尺度(dù)空间中的(de)工(gōng)作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿(yán)着它们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升到星系(xì)和(hé)星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的(de)相互(hù)作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科学(xué)家(jiā)还引入(rù)了外(wài)部场效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需(xū)要对现在(zài)的物理定律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在(zài)的(de)其他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的(de)气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的(de)时候，星(xīng)际气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什么斯文败类是什么意思网络用语，斯文败类是什么意思网络用语怎么说来(lái)验证(zhèng)它(tā)的质(zhì)量(liàng)区域到底(dǐ)是(shì)不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中我们可以明显地(dì)看到很(hěn)多(duō)星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的形变(biàn)。其(qí)实这些(xiē)星(xīng)系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问(wèn)题(tí)，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测者之间(jiān)。被(bèi)一(yī)个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质(zhì)量的东西的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象(xiàng)就(jiù)是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这(zhè)个(gè)巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是(shì)暗(àn)物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的(de)时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在(zài)中间，而是(shì)在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方(fāng)法(fǎ)就是当星团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了(le)中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接(jiē)通过了这个区(qū)域(yù)，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的(de)光(guāng)。从宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多(duō)亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留下了各相(xiāng)同(tóng)性的微波(bō)辐射(shè)。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表(biǎo)示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通(tōng)域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起来(lái)不应(yīng)该(gāi)是这样(yàng)的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐射(shè)的测量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物(wù)质大(dà)约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理论(lùn)框架，就很好(hǎo)地解释了很多(duō)不同的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒(lì)子，它(tā)们(men)不参(cān)与任何(hé)其(qí)他的电磁(cí)作用(yòng)，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式也(yě)不(bù)相同。在(zài)过去的几十年当中，人类(lèi)为了(le)寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过(guò)50次的实(shí)验，却没有任何实质(zhì)性的(de)发(fā)现，除(chú)了(le)一(yī)个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声(shēng)称观(guān)测到了某种信号。经(jīng)过了(le)20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年(nián)都是(shì)一样。一(yī)些科学(xué)家认为这可能(néng)是人类发(fā)现暗物质的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度(dù)信(xìn)号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着银(yín)河系进行(xíng)移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过程中斯文败类是什么意思网络用语，斯文败类是什么意思网络用语怎么说会产生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完(wán)全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时(shí)段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的(de)情况中，太(tài)阳系相对银(yín)河系的平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观测到的(de)周期性(xìng)信号(hào)。当然也(yě)可能(néng)有其他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度(dù)周期信号(hào)的差异也可(kě)能是(shì)温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符(fú)合这个(gè)周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎(hū)相同(tóng)的实(shí)验室，这(zhè)里的(de)季节与之前(qián)的实验室正好相反(fǎn)，而在(zài)这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一个(gè)实验室是(shì)一样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可以得到相同(tóng)的(de)信号(hào)，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前(qián)还无法提供相应的(de)数据(jù)支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望(wàng)远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的(de)用途就是探索暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们(men)只能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生命进(jìn)化(huà)的一个(gè)重要因(yīn)素。

如果这一理论(lùn)得到进(jìn)一(yī)步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中某(mǒu)个角落的(de)行星上，暗物质正(zhèng)在通过(guò)这样的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这(zhè)些推论的大前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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