宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科学(xué)无法(fǎ)解释(shì)的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十(shí)年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是(shì)却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自(zì)然哲学数学原(yuán)理一(yī)书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的(de)时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就(jiù)通过(guò)天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重(zhòng)大(dà)天文成就(jiù)的例子(zi)。但是(shì)这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或(huò)者是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹(zī)威基(jī)正(zhèng)在研(yán)究和测量(liàng)后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系(xì)被引力(lì)束(shù)缚(fù)在一起。测(cè)量星系团的质量(liàng)一般会(huì)使用到两种方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结(jié)果一致(zhì)，就可(kě)以(yǐ)确定其(qí)质量的范围。

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

第(dì)二种是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测(cè)量星系团中的各(gè)个(gè)星系(xì)相对于(yú)星(xīng)系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可(kě)见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最诡异的(de)是(shì)，在测量速度的过(guò)程(chéng)中(zhōng)，兹威基发(fā)现星(xīng)系(xì)团中(zhōng)很多星系的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动(dòng)学(xué)定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可(kě)见星(xīng)系的质量所产生的引力是(shì)无法将它们束缚(fù)在星系团内的(de)，它们早就应该被抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神秘的力(lì)量在起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占(zhàn)据(jù)着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人(rén)们对这样的一(yī)种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后(hòu)，“暗物(wù)质”这(zhè)个(gè)词(cí)才(cái)再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来(lái)说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度(dù)就会越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结果却让人感(gǎn)到(dào)不(bù)可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的(de)增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持(chí)不(bù)变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的(de)质(zhì)量(liàng)来(lái)吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学家们会(huì)使用一种相对标准的方法来解释暗物(wù)质的存在(zài)，这种方法就是测量星系(xì)当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速(sù)度(dù)。如果出现异(yì)常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过(guò)射电(diàn)望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距(jù)离(lí)星系中心(xīn)更远距(jù)离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律。我们(men)的太阳系也不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银河系的第(dì)三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加速度的(de)原因很可能(néng)就是存在着一(yī)种我们看不(bù)到的物质，是(shì)这些(xiē)暗(àn)物质(zhì)的引力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多(duō)的研究(jiū)人员(yuán)开(kāi)始相信暗物(wù)质的存在。科学(xué)家根(gēn)据星系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质(zhì)并不是(shì)唯一可以解释这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一(yī)项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会出(chū)现速(sù)度上的微小差异。另外，天文(wén)学(xué)家还发现(xiàn)了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河系(x2100是平年还是闰年，2100是平年还是闰年最佳答案ì)不多，但(dàn)是星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)存在的恒星(xīng)数(shù)量(liàng)却只有银河(hé)系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对(duì)其(qí)进行了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是(shì)可以(yǐ)用正常的(de)物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么(me)又有人提出(chū)，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一(yī)个大(dà)星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没有任何星系存在(zài)。造(zào)成这些现象的除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能(néng)就(jiù)是人类(lèi)对(duì)引力的(de)理解还不够全面，引力很可(kě)能在不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系2100是平年还是闰年，2100是平年还是闰年最佳答案尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同(tóng)的(de)方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了(le)外部场效应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年(nián)的规模(mó)上(shàng)，巨大的(de)质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让很(hěn)多人(rén)认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质(zhì)量(liàng)都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作用就(jiù)会导(dǎo)致温度的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上(shàng)，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大部(bù)分的质(zhì)量(liàng)将位于(yú)所有这些气体所在的(de)中间(jiān)区域。那(nà)么我们通过(guò)什么来验证它的(de)质量区(qū)域到(dào)底(dǐ)是不是集(jí)中在中(zhōng)间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张(zhāng)全彩的(de)高清(qīng)照片，在照片中我(wǒ)们(men)可(kě)以明(míng)显地(dì)看到很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其(qí)实这些星系(xì)本身(shēn)并不(bù)是(shì)真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的(de)引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个(gè)现象就(jiù)是引力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天体可(kě)能(néng)是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量(liàng)区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发(fā)生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的(de)质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并在两边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)的引力透(tòu)镜(jìng)研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了(le)各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示温度(dù)较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实(shí)际上(shàng)它(tā)们之(zhī)间的(de)温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过对前景背(bèi)景(jǐng)分(fēn)离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而(ér)随(suí)着暗物质的(de)增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要(yào)的暗(àn)物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释(shì)星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动所需要(yào)的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释(shì)了很多不同的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的(de)电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的(de)存(cún)在，就相(xiāng)当于找到了暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提出了数十(shí)种的(de)假想目标，而要(yào)寻(xún)找这(zhè)些不同的目标粒子所需要(yào)的(de)实验方(fāng)式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找这(zhè)些看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何(hé)实质性的发(fā)现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地(dì)球(qiú)上最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的(de)周期性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的(de)数据收(shōu)集(jí)，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性(xìng)的(de)年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进行移动，那么如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这(zhè)样(yàng)的速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质(zhì)流，这个过(guò)程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进(jìn)行(xíng)旋(xuán)转。所(suǒ)以(yǐ)有(yǒu)半年(nián)的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗物质流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实际的(de)情况中，太(tài)阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这个(gè)理(lǐ)论的(de)有效性。

因此科学(xué)家认为这可(kě)以用(yòng)来解释(shì)，研究人员们(men)所观测到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也(yě)可能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山(shān)上的(de)积(jī)雪，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客的(de)数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过(guò)暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的(de)证据了(le)。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽视场仪器提(tí)供的视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的科(kē)学(xué)家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素(sù)。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的(de)行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样(yàng)的效(xiào)应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉得(dé)暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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