宇宙是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何(hé)会(huì)存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存(cún)在的证据(jù)，科学(xué)家们在过去的几十年当中进(jìn)行(xíng)了(le)超过(guò)50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却没(méi)有发现(xiàn)任何(hé)的(de)有(yǒu)效(xiào)证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学(xué)数学原理一(yī)书(shū)中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家(jiā)们发(fā)现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会(huì)知(zhī)道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈(hā)雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)所取(qǔ)得(dé)重大天文成(chéng)就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都(dōu)是在恒星(xīng)系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团(tuán)的(de)尺度(dù)，事情(qíng)就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系(xì)团的质量。这是一个由(yóu)数千个星(xīng)系(xì)所组(zǔ)成的(de)巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量(liàng)一般会(huì)使用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就可以确定(dìng)其质量的(de)范围(wéi)。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学(xué)质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的各(gè)个星(xīng)系相对于星系团的(de)运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了(le)，或者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不(bù)以可见光的形式(shì)所存在，我们(men)无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星(xīng)系(xì)团(tuán)中很多(duō)星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产(chǎn)生的引力是(shì)无法将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它(tā)们早就应该(gāi)被(bèi)抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在(zài)起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了(le)这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光先中间后两边的字有哪些 先外后内的字有哪些、反射(shè)光，但是它们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分的(de)质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次(cì)出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测(cè)仙女(nǚ)座星系中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测的(de)结果却让人感到(dào)不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够(gòu)大(dà)的质量来(lái)吸引它们(men)，这些外围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当(dāng)中了(le)。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的(de)方法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的(de)距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现异常(cháng)的结果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的(de)力量进入(rù)其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过(guò)射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离(lí)星(xīng)系(xì)中心(xīn)更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它(tā)们的(de)旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳(yáng)系也不(bù)例(lì)外，太阳系位于(yú)银(yín)河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有引力定律进(jìn)行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个(gè)实(shí)际(jì)速度远远大(dà)于理论速(sù)度(dù)，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原因很可能就是(shì)存在着一(yī)种我们看(kàn)不(bù)到(dào)的物(wù)质(zhì)，是(shì)这(zhè)些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在(zài)了一(yī)起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质的存在。科(kē)学家(jiā)根据星系外恒星轨道的(de)速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异(yì)。另外，天(tiān)文学家还(hái)发现了一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和(hé)银河(hé)系(xì)不(bù)多，但是星系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是(shì)科学(xué)家们(men)使(shǐ)用(yòng)最先进(jìn)的望远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量(liàng)之后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有人(rén)提出，也许该(gāi)星系的暗(àn)物质，已经被附近(jìn)的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星系存(cún)在。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物(wù)质(zhì)的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力(lì)的理解还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能(néng)在不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的(de)工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着(zhe)它(tā)们的轨道(dào)，按照(zhào)我们(men)所理解的方式运动。但是上(shàng)升到(dào)星系和星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则(zé)是(shì)不同(tóng)的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光年(nián)的(de)规(guī)模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论成(chéng)立，这意(yì)味着我们需要对现在的物(wù)理(lǐ)定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组成(chéng)，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们(men)大(dà)部分的普(pǔ)通质量都在星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气体的相(xiāng)互(hù)作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在(zài)的中(zhōng)间区(qū)域。那么我们通过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的(de)高(gāo)清照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以明显地(dì)看(kàn)到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本身并不是(shì)真的(de)被扭(niǔ)曲了，也(yě)不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的(de)天体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的东西的引(yǐn)力(lì)，会使身后(hòu)更(gèng)遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨(jù)大的天(tiān)体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们(men)对子弹(dàn)星系团观测的时(shí)候，发现它的(de)大质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当(dāng)星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在(zài)了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区(qū)域，并在两边(biān)形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在的(de)迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色(sè)的部(bù)分表示(shì)温度(dù)较高的区域，蓝(lán)色(sè)则表示相对(duì)较冷的(de)区(qū)域，但实际(jì)上(shàng)它们(men)之(zhī)间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们(men)通过对前景背景分离(lí)后的二值图(tú)像进(jìn)行连通域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应(yīng)该是这样的，而(ér)随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解(jiě)释(shì)星系当中恒星(xīng)运(yùn)动所需(xū)要的暗(àn)物(wù)质比例(lì)是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单的理(lǐ)论框架(jià)，就很好地解释(shì)了很多不同(tóng)的观测结(jié)果。而暗(àn)物质(zhì)的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的(de)电(diàn)磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来相互作用。所(suǒ)以如(rú)果能够找到(dào)这种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在的(de)实(shí)际证据(jù)。这种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科(kē)学(xué)家们(men)已经(jīng)提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目标粒子所需要(yào)的实验方式也(yě)不(bù)相(xiāng)同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎(hū)不会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用(yòng)的(de)“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们(men)已经(jīng)进行了超(chāo)过50次的(de)实验，却(què)没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球(qiú)上最大(dà)的地学实验(yàn)室，这个(gè)实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一个(gè)有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可(kě)能是人类发现暗物(wù)质的第(dì)一个直接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗物(wù)质会产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河(hé)系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方(fāng)向与(yǔ)太(tài)阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的(de)，而另外(wài)半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的(de)方(fāng)向(xiàng)正好达到(dào)完全一致，这(zhè)是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到了最慢值。尽管在实(shí)际(jì)的情况中，太(tài)先中间后两边的字有哪些 先外后内的字有哪些阳系相对银河系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的(de)有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家认为这(zhè)可(kě)以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也可能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能(néng)是温度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游客(kè)的数量也符合(hé)这(zhè)个(gè)周期的(de)规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学(xué)家们(men)又在南半(bàn)球建(jiàn)立了(le)一个(gè)几乎相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里的季节与之(zhī)前(qián)的实(shí)验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流(liú)的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以得(dé)到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有(yǒu)力(lì)的(de)证据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相(xiāng)应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质(zhì)背后的奥(ào)秘，对(duì)于探(tàn)测的(de)结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭(shì)目以待了。费米实验室粒(lì)子天(tiān)体物理中心的(先中间后两边的字有哪些 先外后内的字有哪些de)科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们(men)极有可能拥(yōng)有另一种神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生(shēng)命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得(dé)到进一步的(de)证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正(zhèng)在通过(guò)这样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当(dāng)然，这些推论的大前提是(shì)要(yào)先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的(de)实际(jì)证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我更新的动(dòng)力！

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