宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质(zhì)又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是(shì)却没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书(shū)中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定(dìng)律的时候，他(tā)们就会知(zhī)道，周围一定(dìng)有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力(lì)在摄(shè)动(dòng)它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天(tiān)王星(xīng)运行轨道(dào)的异(yì)常(cháng)，推算并且发现了(le)海王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成(chéng)就(jiù)的例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们(men)上升到(dào)星系或者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物(wù)理(lǐ)学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是(shì)一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系团的(de)质量(liàng)一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量的范围。

第一种是(shì)获得(dé)其(qí)"光(guāng)度(dù)学(xué)的质量"，需(xū)要的(de)数据是测(cè)量各个(gè)星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中的(de)各个星系相对于星系团的(de)运动速(sù)度(dù)。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说这99%的(de)质量并不(bù)以可(kě)见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的是，在测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星(xīng)系(xì)的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系(xì)团内(nèi)的(de)，它们早妩媚的意思怎么解释，妩媚的意思是什么解释就应该(gāi)被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在(zài)起作用，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基提(tí)出了(le)这样部分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们却占据(jù)着宇宙中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距离中(zhōng)心越(yuè)远(yuǎn)的(de)恒星(xīng)在其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但(dàn)是他(tā)们(men)观(guān)测(cè)的(de)结果却(què)让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的(de)增加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了。基于(yú)这种现象，科学家们会使(shǐ)用(yòng)一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物(wù)质的力(lì)量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜测量了(le)距离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元(yuán)素(sù)，发现它们的旋转速度并(bìng)不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银(yín)河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律进行计(jì)算，太阳系的运(yùn)行(xíng)速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这个(gè)实(shí)际速(sù)度(dù)远远大于(yú)理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加(jiā)速(sù)度(dù)的原因很(hěn)可能就是(shì)存在着一种我们看不到(dào)的(de)物质，是这些(xiē)暗(àn)物质的(de)引力效(xiào)应将星系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究人(rén)员开始相信暗物质的(de)存在(zài)。科(kē)学(xué)家(jiā)根据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一可(kě)以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一项新的(de)研(yán)究(jiū)当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差(chà)异(yì)。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中存(cún)在的(de)恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使用最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其(qí)进行(xíng)了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动是可(kě)以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人提出(chū)，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附近的(de)另一(yī)个大(dà)星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另(lìng)一种可能就是(shì)人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意(yì)味着(zhe)在行星系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系和(hé)星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互(hù)作用则是不同的(de)方式。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的相互(hù)作(zuò)用，科学家还引入了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨(jù)大的(de)质(zhì)量之间(jiān)会产生(shēng)对(duì)彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们需要对现在的物(wù)理(lǐ)定律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗(àn)物质假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于(yú)暗物(wù)质存(cún)在(zài)的其他(tā)的理论证据，这(zhè)些(xiē)理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光(guāng)年的(de)子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成(chéng)，类(lèi)似(shì)这样的(de)星团，它们大部分(fēn)的普(pǔ)通质量都在星(xīng)系的气(qì)体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子(zi)弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那(nà)么我们(men)通过(guò)什么来验证它的质量区域(yù)到底(dǐ)是(shì)不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回(huí)了(le)宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全(quán)彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可(kě)以明(míng)显地(dì)看到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题，而(ér)是这样极遥远的(de)天体和我们(men)地球(qiú)上的观测(cè)者(zhě)之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能(néng)是超大质(zhì)量(liàng)的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们(men)对(duì)子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当(dāng)星团发(fā)生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星系团的(de)引力(lì)透(tòu)镜研究也(yě)被认为(wèi)是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无(wú)阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的微波(bō)辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色(sè)则表示(shì)相对(duì)较冷(lěng)的区域(yù)，但实际上它们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗(àn)物质(zhì)，图形(xíng)看起来(lái)不应该(gāi)是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些(xiē)峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为(妩媚的意思怎么解释，妩媚的意思是什么解释wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多(duō)不同的观测(cè)结果。而(ér)暗(àn)物质的本(běn)质就是(shì)宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒(lì)子(zi)，它们不(bù)参与任何其他(tā)的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什(shén)么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假(jiǎ)想目(mù)标(biāo)，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的(de)实(shí)验方式也不相同。在过去的(de)几十年当(dāng)中，人(rén)类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进(jìn)行了超过50次的(de)实验，却没(méi)有任(rèn)何(hé)实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的(de)科学家(jiā)声称观测到(dào)了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率会(huì)在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每年都是一(yī)样。一些(xiē)科妩媚的意思怎么解释，妩媚的意思是什么解释(kē)学(xué)家认为(wèi)这可(kě)能是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会产生周期性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河(hé)系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我们也在以这样(yàng)的速度(dù)在穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这个过程中会(huì)产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度(dù)围绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地(dì)球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完(wán)全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时(shí)段。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效(xiào)性。

因此科(kē)学家认为这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人员们所观(guān)测到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种年(nián)度周期信号的(de)差(chà)异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量(liàng)也符合(hé)这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在(zài)南半球建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前的(de)实验室正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物(wù)质流的(de)运(yùn)动特征和第(dì)一个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这(zhè)个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应(yīng)的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太空望(wàng)远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外(wài)仪(yí)器的(de)100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目(mù)以待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子天体物(wù)理中心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗(àn)物质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当(dāng)中生(shēng)命的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的一个(gè)重要(yào)因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物(wù)质会不(bù)会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力！

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