宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的(de)证据(jù)，科学家(jiā)们在过去(qù)的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何(hé)的有效证据。除了一个地(dì)方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往后的几百年(nián)来(lái)，当天(tiān)文(wén)学家(jiā)们发现某些(xiē)天体运行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时(shí)候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发(fā)现了海王(wáng)星的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的(de)尺度当(dāng)中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)公杂费包括哪些费用，公杂费包括哪些日用品威基正在(zài)研究和测量后发(fā)星系团的质量(liàng)。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星系(xì)被引力束缚在(zài)一起。测量星(xīng)系团(tuán)的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以确(què)定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学(xué)质(zhì)量的(de)计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团(tuán)中的各个星系相(xiāng)对于(yú)星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量结果出(chū)来(lái)之(zhī)后，兹威(wēi)基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着，后发座星系团(tuán)有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的(de)质量(liàng)并不以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡异(yì)的是，在测量(liàng)速(sù)度(dù)的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系(xì)团中(zhōng)很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得(dé)多，按照牛(niú)顿的(de)运动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们(men)束缚在(zài)星(xīng)系团内的，它(tā)们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部(bù)分不可见的暗(àn)质(zhì)，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大(dà)部分(fēn)的质量。只是当时的(de)人们对(duì)这(zhè)样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一(yī)次出(chū)现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在观(guān)测(cè)仙(xiān)女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的(de)恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人(rén)感到不可(kě)思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎(hū)保持不变(biàn)。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如(rú)果(guǒ)没有(yǒu)足够大(dà)的质量来(lái)吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一(yī)种相对标准的方(fāng)法来(lái)解释暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的(de)旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异常(cháng)的结(jié)果，就认为是由暗(àn)物(wù)质的(de)力(lì)量进入其(qí)中。

于是科学(xué)家们通过射(shè)电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律进行(xíng)计(jì)算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太(tài)阳系(xì)正在以220千米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河(hé)系旋转，这个实际速(sù)度(dù)远远大于(yú)理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速(sù)度(dù)的原因很可能就是存在着一种我们(men)看(kàn)不到的物质(zhì)，是(shì)这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释(shì)这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速度(dù)上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还发现了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上(shàng)，该星(xīng)系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和力学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没有任何(hé)星系存在(zài)。造(zào)成这些(xiē)现(xiàn)象的除了暗物质(zhì)的假说之外(wài)，另一种可能(néng)就是人类对引力的理解还不够(gòu)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(wèi)着在行(xíng)星系尺度(dù)中的(de)天(tiān)体(tǐ)会沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道(dào)，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方(fāng)式(shì)运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作(zuò)用则(zé)是不(bù)同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部(bù)场(chǎng)效应的概(gài)念，指的(de)是在(zài)数(shù)百万光年(nián)的规模上(shàng)，巨大的(de)质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意(yì)味着(zhe)我们需要对现在(zài)的物理(lǐ)定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终(zhōng)结(jié)。但(dàn)是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存在的其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是蒙(méng)德(dé)理论所没法解释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距(jù)离(lí)为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系(xì)团所组成，类似这(zhè)样的(de)星(xīng)团，它(tā)们(men)大部分的(de)普通质量都在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的相互作用就会(huì)导致温度的(de)急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的(de)中间区(qū)域。那(nà)么我们(men)通过什(shén)么(me)来验证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一张(zhāng)全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我们(men)可以明显地看到很(hěn)多星系似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变。其实这(zhè)些星(xīng)系本(běn)身(shēn)并(bìng)不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天体和(hé)我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的(de)天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而(ér)是在两侧。所以最(zuì)好的(de)解释方法就是当星团发生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可(kě)被观测到(dào)的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为是(shì)暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分(fēn)表示温度较(jiào)高的(de)区域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离后(hòu)的二值图像进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质的增加(jiā)，一些(xiē)峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测量值，我们需(xū)要(yào)的(de)暗物质大(dà)约是普(pǔ)通物(wù)质的(de)5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的(de)。这就(jiù)意(yì)味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很(hěn)好(hǎo)地(dì)解释了很多(duō)不(bù)同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任(rèn)何其他(tā)的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒(lì)子(zi)的(de)存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的实(shí)验方式也不相同(tóng)。在过去的(de)几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们(men)已经(jīng)进(jìn)行了超过(guò)50次的实验，却(què)没有任何实质性的发现，除(chú)了一(yī)个地方(fāng)，意大利(lì)的(de)格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下(xià)矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这个实(shí)验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直(zhí)致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了(le)某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在(zài)每年(nián)的6月份达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一样。一(yī)些科学家认(rèn)为这可能是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗(àn)物质(zhì)会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进(jìn)行移动，那么(me)如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕(rào)银河(hé)系的方向是一致(zhì)的，而(ér)另外(wài)半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳(yáng)的(de)方向正好(hǎo)达(dá)到完全一致，这是(shì)理论上(shàng)地(dì)球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来(lái)解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然(rán)也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度(dù)周期(qī)信号的(de)差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客(kè)的(de)数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节(jié)与之前的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实(shí)验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在这公杂费包括哪些费用，公杂费包括哪些日用品(zhè)里可以(yǐ)得到相同(tóng)的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质所存在的(de)非常(cháng)有力的证据了(le)。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提(tí)供相(xiāng)应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒(lì)子(zi)天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能(néng)拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这(z公杂费包括哪些费用，公杂费包括哪些日用品hè)种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一(yī)步的(de)证实，那(nà)么(me)遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并(bìng)不(bù)孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落的(de)行(xíng)星(xīng)上，暗物(wù)质正(zhèng)在通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的(de)大前提是(shì)要先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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