宇宙是“人为制造”的(de)？为何会(huì)存在科学(xué)无(wú)法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类(lèi)为了(le)寻(xún)找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过(guò)去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学数学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿(dùn)发(fā)表了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定律的(de)时(shí)候，他(tā)们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知的天体通(tōng)过(guò)引力在摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通过天(tiān)王星(xīng)运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现(xiàn)都是(shì)应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文(wén)成就的例子。但(dàn)是(shì)这些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升(shēng)到(dào)星系或者(zhě)是(shì)星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一个由数(shù)千个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结果(guǒ)一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的(de)范围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需(xū)要(yào)的数据是(shì)测(cè)量各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各(gè)个星系相对于星系(xì)团(tuán)的运(yùn)动速(sù)度。当测量结果出(chū)来之后(hòu)，兹(zī)威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并不以(yǐ)可见光的形式(shì)所(suǒ)存(cún)在(zài)，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在(zài)测(cè)量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的速(sù)度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星(xīng)系的(de)质量所(suǒ)产生(shēng)的引力(lì)是(shì)无法将它(tā)们束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的(de)人们对这(zhè)样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说，距离(lí)中心越远的(de)恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系(xì)当中(zhōng)如果没有足够大的质(zhì)量来(lái)吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的(de)方法来解释暗物质的存在(zài)，这(zhè)种方法就是(shì)测量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴上距(jù)离(lí)星(xīng)系中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质的力量(liàng)进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心(xīn)更远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太(tài)阳(yáng)系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开(kāi)始(shǐ)，越来(lái)越多的研(yán)究人(rén)员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的存(cún)在。科(kē)学家根据星系外(wài)恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算在(zài)星系当中暗(àn)物(wù)质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的(de)研(yán)究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会出现速度上(shàng)的微(wēi)小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河(hé)系不(bù)多，但是星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗物质，否则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是(shì)科学家们(men)使(shǐ)用(yòng)最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是可(kě)以用正常的物质和(hé)力学定律来(lái)解(jiě)释的(de)。那么(me)又有人提(tí)出，也许该(gāi)星系的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的另一(yī)个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任(rèn)何星系存在(zài)。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的(de)假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中(zhōng)的工作方(fāng)式是(shì)不(bù)同(tóng)的，这意(yì)味(wèi)着在行(xíng)星系(xì)尺度(dù)中(zhōng)的(de)天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间(jiān)的(de)相互作(zuò)用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果(guǒ)，这个(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(wǒ)们需(xū)要对现(xiàn)在的物理定律进行(xíng)修正，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人认为暗(àn)物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在(zài)宇宙当(dāng)中还(hái)有关(guān)于(yú)暗物质存(cún)在(zài)的(de)其他的理论证据，这些(xiē)理论证据(jù)是(shì)蒙德理论(lùn)所没(méi)法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样(yàng)的星团，它们大(dà)部分的普通(tōng)质量都(dōu)在星系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用就会导致温度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么(me)来(lái)验证它(tā)的质量区域(yù)到底是(shì)不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我们(men)可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真(zhēn)的(de)被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个(gè)质量(liàng)超级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东西(xī)的引力(lì)，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的(de)黑洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对(duì)子弹星系团观测的(de)时候(hòu)，发现它(tā)的大质量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过(guò)了这个区(qū)域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于(yú)可(kě)以畅通无(wú)阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。经(jīng)1tbsp等于多少克细砂糖，1.5g盐大概有多少过(guò)了(le)130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光(guāng)在(zài)宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐(fú)射(shè)。其中红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝(lán)色(sè)则表示(shì)相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的(de)二值图像进行连(lián)通域提取和标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会(huì)减小，才变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与解释(shì)星系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗物(wù)质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地(dì)解释(shì)了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不参与(yǔ)任何其(qí)他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需要的实(shí)验方(fāng)式也(yě)不(bù)相同。在(zài)过去的(de)几十年(nián)当(dāng)中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地学(xué)实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高的(de)探(tàn)测器，一(yī)直致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年(nián)的数(shù)据收集(jí)，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测率会(huì)在每年的(de)6月份达到(dào)峰值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是(shì)一样。一(yī)些科学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向与太阳环绕银河系(xì)的方向(xiàng)是一致的(de)，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的(de)时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达(dá)到完全(quán)一(yī)致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可(kě)以用来解释，研究(jiū)人员们(men)所观测(cè)到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山上的(de)积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合这个周期(qī)的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们(men)又(yòu)在南1tbsp等于多少克细砂糖，1.5g盐大概有多少(nán)半球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节(jié)与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得(dé)到相(xiāng)同的(de)信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃(bó)望(wàng)远镜相(xiāng)同(tóng)，但它(tā)的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的(de)视野(yě)是哈勃(bó)红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关(guān)键(jiàn)的用途(tú)就是(shì)探索暗物质(zhì)背(bèi)后的(de)奥秘，对于(yú)探(tàn)测(cè)的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)效(xiào)应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命(mìng)的诞(dàn)生，或(huò)者(zhě)说是生(shēng)命(mìng)进化的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果这一理论(lùn)得到进(jìn)一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗1tbsp等于多少克细砂糖，1.5g盐大概有多少物质会(huì)不会意味着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某个角落的(de)行星上，暗(àn)物质(zhì)正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质(zhì)到底存(cún)不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

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