宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了(le)寻(xún)找暗物(wù)质存在(zài)的(de)证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了(le)超过50次的(de)长(zhǎng)期实(shí)验，但是却(què)没(méi)有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了(le)万有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学(xué)家们(men)发现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不(bù)符合万有引力定律(lǜ)的(de)时候，他们就会知道，周围(wéi)一(yī)定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异(yì)常，推算(suàn)并且(qiě)发现(xiàn)了海王星(xīng)的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是(shì)应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星(xīng)系统的尺度(dù)当(dāng)中(zhōng)，可(kě)当我们上(shàng)升到星系或者是(shì)星(xīng)团的(de)尺度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系(xì)团(tuán)的(de)质量一般(bān)会使用到两种方法，当(dāng)两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于星系(xì)团的运(yùn)动速度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以(yǐ)可(kě)见光的(de)形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星(xīng)系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要(yào)快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的(de)运动(dòng)学定(dìn在沙特打工一年挣多少钱，到沙特打工工资高吗g)律，仅靠这些可(kě)见星系的质(zhì)量(liàng)所产生(shēng)的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外(wài)了(le)，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来(lái)源(yuán)于(yú)某(mǒu)种隐形(xíng)的(de)物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分不(bù)可见的暗质，它(tā)不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它们却(què)占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一(yī)次(cì)出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的恒星在其(qí)轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可(kě)是根据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在(zài)星系(xì)当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的质量来吸(xī)引它们(men)，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释暗物(wù)质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学(xué)家们通(tōng)过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距(jù)离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们的旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律。我们(men)的太(tài)阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距(jù)离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳(yáng)系(xì)的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度(dù)远远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生(shēng)以(yǐ)上这(zh在沙特打工一年挣多少钱，到沙特打工工资高吗è)种向(xiàng)心加速度的原因很可能就是存在着一种我们(men)看不到的物质，是(shì)这些暗物质的(de)引力效应(yīng)将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时(shí)开(kāi)始，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可(kě)以解释这个现象的(de)原因。在一(yī)项(xiàng)新的研(yán)究当(dāng)中，科(kē)学(xué)家们(men)发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速(sù)度上的微(wēi)小差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发(fā)现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多(duō)，但(dàn)是星系当(dāng)中存(cún)在沙特打工一年挣多少钱，到沙特打工工资高吗在的恒(héng)星(xīng)数量(liàng)却(què)只有银河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗(àn)物质，否则就会分(fēn)崩离(lí)析。但(dàn)是科(kē)学家们(men)使用(yòng)最先进(jìn)的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了(le)40个小时(shí)的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星系(xì)中的恒(héng)星(xīng)运动是可(kě)以(yǐ)用正常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提(tí)出(chū)，也许该星系的(de)暗物质，已经被(bèi)附近的(de)另一(yī)个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近没有(yǒu)任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还(hái)不够全面，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方式(shì)是不(bù)同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着它们(men)的轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互(hù)作(zuò)用(yòng)则是不同的方式(shì)。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引入了(le)外(wài)部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意(yì)味着我们需(xū)要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理(lǐ)论(lùn)就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关(guān)于暗物质存在的其(qí)他(tā)的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释(shì)的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的(de)普(pǔ)通质量(liàng)都在(zài)星系(xì)的气(qì)体(tǐ)当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体(tǐ)的相(xiāng)互(hù)作用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧(jù)升(shēng)高(gāo)，速(sù)度(dù)大(dà)幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团(tuán)大(dà)部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些(xiē)气体所在的中间(jiān)区域。那(nà)么我们通过什么(me)来验(yàn)证(zhèng)它的(de)质量(liàng)区域到底是不(bù)是(shì)集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大的形变。其(qí)实(shí)这些星系本(běn)身并不是真的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问题(tí)，而是(shì)这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我(wǒ)们(men)地球(qiú)上的观测者之间。被一个质量超级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大(dà)质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应(yīng)。这个(gè)巨大的(de)天体可能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并(bìng)不(bù)是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了(le)这(zhè)个(gè)区域(yù)，并在两(liǎng)边(biān)形成了(le)引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光(guāng)终于可(kě)以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同(tóng)性的(de)微波辐射。其中红色(sè)的部分(fēn)表示(shì)温度较(jiào)高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背景(jǐng)分离后的(de)二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来(lái)不(bù)应该是这样的(de)，而随着暗物质(zhì)的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测量(liàng)值，我们(men)需(xū)要的暗物质大约是普通物质(zhì)的(de)5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运动所需要的暗物(wù)质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个(gè)简单的理论框架，就很好(hǎo)地(dì)解释(shì)了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存(cún)在着某(mǒu)种(zhǒng)类(lèi)型(xíng)的粒子(zi)，它(tā)们不参与任何其他的(de)电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物(wù)质存在(zài)的实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提(tí)出了数十(shí)种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些不同(tóng)的目标粒子(zi)所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经(jīng)进行(xíng)了超(chāo)过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大(dà)利(lì)的格兰(lán)萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米处(chù)的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实验室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高的探测(cè)器，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里(lǐ)的科(kē)学家声称观测(cè)到了(le)某种信号(hào)。经过了(le)20多年(nián)的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这可能是(shì)人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一(yī)个直接(jiē)证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银(yín)河系进行移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河(hé)系(xì)的方向是(shì)一致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地(dì)球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对银河系的(de)平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的(de)有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可以(yǐ)用(yòng)来(lái)解释(shì)，研究人(rén)员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也可能有其他的(de)情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的(de)水分、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游客的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立(lì)了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季(jì)节与(yǔ)之前的实(shí)验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征和第(dì)一个(gè)实验室是一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以得(dé)到(dào)相(xiāng)同的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是(shì)由(yóu)于这个(gè)实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目(mù)前(qián)还无(wú)法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它的(de)宽视场仪(yí)器提(tí)供的视(shì)野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的(de)用途就(jiù)是探索暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以待(dài)了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心的科(kē)学(xué)家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能(néng)拥(yōng)有(yǒu)另一种神(shén)秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命进(jìn)化的(de)一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进(jìn)一步的(de)证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质会(huì)不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的(de)效应创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的(de)实(shí)际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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