宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存(cún)在科学无法(fǎ)解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人(rén)类(lèi)为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们在(zài)过(guò)去(qù)的几十年当(dāng)中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现任(rèn)何的(de)有(yǒu)效证据。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年出(chū)版的(de)自然哲学数(shù)学原(yuán)理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运(yùn)动的规律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来(lái)，当(dāng)天文学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(lǜ)的(de)时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知的(de)天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大(dà)天文成就的例(lì)子(zi)。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上升到星系或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开(kāi中国哪里的莲子最好吃)始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和(hé)测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由(yóu)数千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系(xì)团(tuán)的质量一般会使用到(dào)两种方(fāng)法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获(huò)得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个(gè)星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对于(yú)星系团的运(yùn)动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团中很多星(xīng)系的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量(liàng)在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了(le)这(zhè)样部(bù)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(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质(zhì)量。只是(shì)当(dāng)时的(de)人(rén)们对这样(yàng)的一(yī)种(zhǒng)说法不(bù)屑(xiè)一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙(xiān)女座(zuò)星系中的(de)恒(héng)星(xīng)运动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨(guǐ)道上(shàng)的运(yùn)行速度就会(huì)越慢(màn)。但是(shì)他们观测的(de)结果却让(ràng)人(rén)感到不可思议(yì)。

随(suí)着(zhe)与中心距离(lí)的(de)增加(jiā)，恒(héng)星(xīng)的(de)旋(xuán)转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学家们会使用(yòng)一种相对(duì)标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异(yì)常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科(kē)学(xué)家们通(tōng)过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中心(xīn)更远距离的(de)氢元(yuán)素，发现它(tā)们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合牛(niú)顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于(yú)银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根据(jù)万(wàn)有引力定律进(jìn)行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银(yín)河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度远远大(dà)于(yú)理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度(dù)的原因(yīn)很(hěn)可能(néng)就(jiù)是存在着(zhe)一种我们(men)看(kàn)不(bù)到的物质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系(xì)当(dāng)中(zhōng)暗(àn)物(wù)质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一可以解释(shì)这个现(xiàn)象的(de)原因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几乎(hū)没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小(xiǎo)差异(yì)。另(lìng)外，天文学家还(hái)发(fā)现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河系(xì)不(bù)多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论(lùn)上，该星系必(bì)须存在(zài)暗(àn)物质，否则(zé)就会分崩离(lí)析。但是科学家们(men)使用最先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的(de)物(wù)质(zhì)和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许(xǔ)该星系的暗物(wù)质，已经被附近的(de)另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的(de)理(lǐ)解还不够(gòu)全面，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间(jiān)中(zhōng)的工(gōng)作方式是(shì)不同的，这(zhè)意(yì)味着在(zài)行星系尺度中的(de)天体会(huì)沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方(fāng)式(shì)运动(dòng)。但是上升到(dào)星系和星团的(de)尺度，引力之间的(de)相互作(zuò)用则是不同的方式(shì)。对于在(zài)星系团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学(xué)家还引入了外部(bù)场效应的(de)概(gài)念(niàn)，指的是在数百万光(guāng)年(nián)的规(guī)模上中国哪里的莲子最好吃，巨大(dà)的质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意味着我们需要(yào)对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些(xiē)发(fā)现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物质(zhì)假(jiǎ)说(shuō)理论就(jiù)此终结(jié)。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于暗(àn)物质存在的其他的(de)理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星团，它们(men)大部分的(de)普通(tōng)质量都在(zài)星系的气(qì)体(tǐ)当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的(de)相互作用(yòng)就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些(xiē)气(qì)体所在的中间(jiān)区域。那么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呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜(jìng)传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全彩的(de)高清(qīng)照片，在照片中我们(men)可以明显地看到很多星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其(qí)实(shí)这些星系本身(shēn)并(bìng)不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦(wéi)伯(bó)望(wàng)远镜出(chū)了什(shén)么问题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的(de)天(tiān)体和我们地(dì)球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的天体可(kě)能是(shì)超(chāo)大(dà)质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人(rén)们对子弹星(xīng)系团观测的(de)时候，发(fā)现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方(fāng)法(fǎ)就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗(àn)物质则直接通过了这(zhè)个(gè)区域(yù)，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系团的引力(lì)透镜研(yán)究(jiū)也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过(guò)了(le)130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间背景上(shàng)留(liú)下了各相(xiāng)同性(xìng)的(de)微波辐射。其中红色的(de)部分表示温(wēn)度较高的(de)区域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区(qū)域，但(dàn)实际上它们之(zhī)间的温差只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家(jiā)们通(tōng)过对前景背(bèi)景分离(lí)后的(de)二值图像(xiàng)进行连通域提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随(suí)着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背(bèi)景(jǐng)辐射(shè)的测量(liàng)值，我们需要的暗(àn)物质大约是(shì)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(yào)的暗物质(zhì)比例是(shì)一(yī)致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不同的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物(wù)质的(de)本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中存在着某(mǒu)种类型(xíng)的粒(lì)子，它(tā)们不参(cān)与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当(dāng)于(yú)找到(dào)了暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什么(me)？科学家们(men)已经提出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目(mù)标粒子所需(xū)要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了(le)寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何(hé)实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地学实(shí)验室(shì)，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多(duō)年(nián)的数(shù)据收集，人(rén)们(men)发现(xiàn)了一个有趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达(dá)到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每(měi)年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发(fā)现暗物质的(de)第一(yī)个(gè)直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会(huì)产(chǎn)生周期(qī)性(xìng)的年度(dù)信号(hào)呢？刚(gāng)才我(wǒ)们(men)讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的(de)时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕银河系(xì)的方(fāng)向是(shì)一(yī)致的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正好达(dá)到(dào)完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗(àn)物(wù)质(zhì)流(liú)最快的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这个(gè)理(lǐ)论的(de)有效(xiào)性。

因此科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来(lái)解释，研究(jiū)人(rén)员们所观测到的周期性信号(hào)。当然(rán)也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客(kè)的(de)数量(liàng)也符合这个(gè)周(zhōu)期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又(yòu)在(zài)南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之(zhī)前的(de)实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第一(yī)个(gè)实验室是(shì)一样的(de)。

因此(cǐ)，如(rú)果(guǒ)在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成为(wèi)暗物质所存(cún)在(zài)的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目(mù)前(qián)还无法(fǎ)提供相应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新(xīn)的望(wàng)远镜(jìng)，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的(de)宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探(tàn)测的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发(fā)现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它(tā)们极(jí)有可能(néng)拥有另一种(zhǒng)神秘的(de)效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生(shēng)，或(huò)者说(shuō)是生命(mìng)进化的一个(gè)重(zhòng)要(yào)因(yīn)素。

如果这一(yī)理论(lùn)得到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗(àn)物质会不(bù)会意(yì)味(wèi)着人(rén)类并不孤(gū)单(dān)呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当(dāng)中某(mǒu)个角落的(de)行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大(dà)前提(tí)是要先找(zhǎo)到(dào)暗物质(zhì)存在(zài)的(de)实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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