宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们(men)在(zài)过去(qù)的(d廉贞是什么意思，廉贞七杀是什么意思e)几(jǐ)十年(nián)当中(zhōng)进行了超过50次(cì)的长期实(shí)验，但是(shì)却没有发现(xiàn)任何的(de)有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出现异(yì)常，不(bù)符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时(shí)候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的(de)天体通过引力(lì)在摄动它(tā)的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了(le)海(hǎi)王星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王星的(de)发现都是应(yīng)用(yòng)万有引力(lì)定律所取得重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星系统的(de)尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升到星系或(huò)者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研(yán)究和测(cè)量后(hòu)发(fā)星系团(tuán)的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般(bān)会(huì)使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确(què)定其质量(liàng)的(de)范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测(cè)量(liàng)各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质(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(xiāng)对(duì)于星系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量(liàng)消(xiāo)失了(le)，或者(zhě)说(shuō)这(zhè)99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光的形(xíng)式所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星系的(de)质量所产(chǎn)生(shēng)的(de)引力是无法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团内的，它们(men)早就应该(gāi)被(bèi)抛出(chū)星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分不(bù)可见的暗质，它(tā)不(bù)发(fā)散光、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量(liàng)。只(zhǐ)是(shì)当(dāng)时的人们对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词(cí)才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来(lái)说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运行(xíng)速(sù)度就会(huì)越慢。但是他们(men)观测的结(jié)果却(què)让(ràng)人感到(dào)不(bù)可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离的增加，恒(héng)星的(de)旋(xuán)转速(sù)度(dù)几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系(xì)当中如果(guǒ)没有足够大的质(zhì)量(liàng)来(lái)吸引(yǐn)它们(men)，这些外(wài)围的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种(zhǒng)相对(duì)标准的(de)方(fāng)法来解释暗物质的(de)存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星系当(dāng)中气体(tǐ)在(zài)X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的(de)力量(liàng)进(jìn)入其(qí)中。

于是科(kē)学家们通(tōng)过射(shè)电望远镜测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的(de)太(tài)阳(yáng)系也不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际速(sù)度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加(jiā)速度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们看不到的物(wù)质(zhì)，是这些暗物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的研究人员(yuán)开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在(zài)一项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上(shàng)的(de)微小差(chà)异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的星(xīng)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(bù)多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在(zài)的(de)恒星数量却只有银(yín)河系的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该(gāi)星(xīng)系(xì)必(bì)须存(cún)在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会(huì)分崩(bēng)离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是(shì)可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人提出，也(yě)许该星系的暗(àn)物(wù)质(zhì)，已经被附近(jìn)的(de)另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没(méi)有任(rèn)何星(xīng)系(xì)存在(zài)。造成这些现象的除了暗(àn)物(wù)廉贞是什么意思，廉贞七杀是什么意思质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引(yǐn)力的(de)理解还不(bù)够全面，引力很(hěn)可能(néng)在不(bù)同尺度(dù)空间中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则是不(bù)同的(de)方式。对于在星系(xì)团之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是(shì)在数百万光年(nián)的规模(mó)上，巨大(dà)的质量之间会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊(shū)的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质(zhì)假说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是(shì)在宇宙当中还有关(guān)于暗物(wù)质存在的(de)其(qí)他(tā)的理论证(zhèng)据(jù)，这(zhè)些(xiē)理论证(zhèng)据(jù)是(shì)蒙德(dé)理论所没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大(dà)部分的普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大(dà)幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有这些(xiē)气体(tǐ)所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那么我们(men)通过什么来验证(zhèng)它的质量区(qū)域(yù)到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)传回(huí)了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第(dì)一张全(quán)彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在(zài)照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨(jù)大(dà)的形变。其实这些星系本身(shēn)并不(bù)是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而(ér)是这样极遥远的(de)天体和我们(men)地球上的观测(cè)者之间。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大(dà)的(de)天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系(xì)的(de)光都发(fā)生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天体可(kě)能是(shì)超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发(fā)现(xiàn)它(tā)的大质量区(qū)域并不是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物(wù)质则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各(gè)相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的(de)部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对(duì)较(jiào)冷(lěng)的区域(yù)，但(dàn)实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分(fēn)之一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二(èr)值图(tú)像进行连(lián)通域(yù)提取和标记(jì)之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质(zhì)的(de)增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大约是(shì)普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要的(de)暗物质(zhì)比例(lì)是一(yī)致的(de)。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理论框架，就很(hěn)好地解释(shì)了很多不同(tóng)的观(guān)测结果。而(ér)暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何其(qí)他的(de)电磁作(zuò)用，只通(tōng)过(guò)引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到(dào)了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到底是什么(me)？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同的目(mù)标粒子(zi)所需(xū)要的实验方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却没有任何实质性(xìng)的(de)发现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大(dà)利的格(gé)兰(lán)萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上(shàng)最大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的(de)探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗(àn)物质(zhì)粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学(xué)家声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每(měi)年的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年都是(shì)一(yī)样。一些科(kē)学家认(rèn)为(wèi)这可能是(shì)人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期(qī)性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系(xì)正在(zài)以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应(yīng)的(de)振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与(yǔ)太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的(de)时段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这个理(lǐ)论(lùn)的(de)有效性。

因(yīn)此科学家认(rèn)为(wèi)这可以用来(lái)解(jiě)释，研究人员们(men)所观测到的周期(qī)性(xìng)信号。当(dāng)然也可(kě)能有其他(tā)的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数(shù)量(liàng)也符(fú)合这个(gè)周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球(qiú)穿过(guò)暗物质流(liú)的(de)运(yùn)动(dòng)特征和第(dì)一(yī)个实(shí)验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可以(yǐ)得(dé)到(dào)相同的信号(hào)，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常(cháng)有力的证(zhèng)据(jù)了。但是由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所(suǒ)以截至(zhì)目前还无法提供相应(yīng)的数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的(de)廉贞是什么意思，廉贞七杀是什么意思宽视场仪(yí)器提供的视野(yě)是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一(yī)个关(guān)键的用途就是(shì)探索暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们(men)极有可能拥有(yǒu)另一种神秘(mì)的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命进(jìn)化的一个(gè)重要因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论(lùn)得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质(zhì)会(huì)不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个(gè)角落的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你(nǐ)的支持(chí)是我更新(xīn)的动力(lì)！

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