宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的(de)？为何会存(cún)在科(kē)学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了(le)寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动(dòng)的(de)规律。往后的几百年(nián)来，当天文(wén)学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候，他们(men)就会知道，周围(wéi)一定(dìng)有(yǒu)未知的天体通过引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定律所(suǒ)取得重大天文成就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当我们上升到(dào)星系或者是星(xīng)团(tuán)的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在(zài)研(yán)究和测量(liàng)后(hòu)发(fā)星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一(yī)个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定(dìng)其质(zhì)量(liàng)的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数(shù)据(jù)是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学(xué)质量的计算，是利(lì)用光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系团中的各个(gè)星(xīng)系相对于星系团的(de)运(yùn)动速度。当(dāng)测量结果出(chū)来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或者说这99%的(de)质量并(bìng)不以可见光的(de)形式所存(cún)在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡异(yì)的(de)是(shì)，在测(cè)量速度的过程中，兹(zī)威基(jī)发(fā)现星系团中(zhōng)很(hěn)多星系(xì)的速(sù)度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在(zài)星(xīng)系团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星(xīng)系(xì)团之外了，除非有一种神(shén)秘的力(lì)量在(zài)起作用，这种力(lì)量来(lái)源(yuán)于(yú)某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是(shì)它们却占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分(fēn)的(de)质量。只是当时的人们对这样的一(yī)种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再(zài)一次(cì)出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观(guān)测(cè)仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来(lái)说，距离中心越(yuè)远的恒星在(zài)其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就会(huì)越(yuè)慢。但是(shì)他们观(guān)测的(de)结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变。可(kě)是(shì)根(gēn)据牛顿(dùn)的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没有(yǒu)足够大(dà)的质量(liàng)来(lái)吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学(xué)家们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗物质的(de)存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质的力量(liàng)进入其(qí)中(zhōng)。

于是(shì)科(kē)学家们通(tōng)过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们(men)的旋(xuán)转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳(yáng)系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定律进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系(xì)旋(xuán)转，这(zhè)个实(shí)际(jì)速(sù)度远远大于理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是存在着(zhe)一种我们(men)看不(bù)到的(de)物质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的(de)引力效应将星(xīng)系聚集在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗(àn)物(wù)质的(de)存在(zài)。科学家根据(jù)星系外恒星(xīng)轨道的(de)速度(dù)，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个(gè)现(xiàn)象的(de)原因。在(zài)一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河(hé)系(xì)不多，但是星系(xì)当中存在(zài)的(de)恒(héng)星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会(huì)分(fēn)崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的(de)望远镜对(duì)其进行了40个(gè)小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力学定律来(lái)解(jiě)释的。那么又有人(rén)提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经(jīng)被附近(jìn)的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附近没有任何(hé)星系存在。造(zào)成(chéng)这(zhè)些现象的除(chú)了暗(àn)物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能就(jiù)是人(rén)类对引(yǐn)力(lì)的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行星(xīng)系尺度(dù)中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但(dàn)是上(shàng)升到星系和星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的方(fāng)式(shì)。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科学家还(hái)引入了外(wài)部场(chǎng)效应(yīng)的概(gài)念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需要对(duì)现在(zài)的物理(lǐ)香港割让是什么条约谁签字，香港割让是什么条约多少年定律(lǜ)进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存(cún)在的其(qí)他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的(de)星团，它们(men)大部(bù)分的(de)普通质量都在星系的(de)气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用就(jiù)会导致温度(dù)的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位(wèi)于(yú)所有这些气体所在的中间区域(yù)。那么(me)我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间(jiān)呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照(zhào)片(piàn)，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系(xì)本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么(me)问题，而是这样极遥(yáo)远的(de)天(tiān)体和我(wǒ)们(men)地(dì)球(qiú)上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发现它的(de)大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是当(dāng)星团发生全部(bù)的(de)碰撞时，可被(bèi)观测(cè)到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过(guò)了这(zhè)个区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于(yú)可(kě)以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了(le)130多(duō)亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下了(le)各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们香港割让是什么条约谁签字，香港割让是什么条约多少年之间的温差只有万分(fēn)之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看(kàn)起来(lái)不应该是这样的，而(ér)随着暗(àn)物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背(bèi)景辐射(shè)的测(cè)量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗物质(zhì)比例是一(yī)致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单的(de)理(lǐ)论框架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的(de)存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们(men)已经提出了数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而要寻(xún)找这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经进行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个(gè)地(dì)方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的地学(xué)实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼高的(de)探(tàn)测器，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多(duō)年的数据(jù)收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年(nián)当中每年(nián)都是一样(yàng)。一些(xiē)科学(xué)家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质会(huì)产生周期(qī)性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系(xì)正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银河系进(jìn)行移动，那么如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味着我们(men)也(yě)在(zài)以这样(yàng)的速度(dù)在穿(chuān)越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程(chéng)中会(huì)产生相(xiāng)应(yīng)香港割让是什么条约谁签字，香港割让是什么条约多少年的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一(yī)致，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观(guān)测到的周期性信号(hào)。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这(zhè)种年度(dù)周(zhōu)期信号(hào)的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚(shèn)至连意大利游客(kè)的数(shù)量也(yě)符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室，这(zhè)里的(de)季节(jié)与之(zhī)前的实验室(shì)正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流的运动特(tè)征和第一个(gè)实(shí)验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存在的(de)非(fēi)常有力(lì)的证据(jù)了。但(dàn)是(shì)由(yóu)于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野(yě)是哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的(de)效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一理论得(dé)到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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