宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去的几十年当中进(jìn)行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了(le)一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发(fā)表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几(jǐ)百年(nián)来，当天文学家们(men)发现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的(de)时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天(tiān)体(tǐ)通(tōng)过引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒(héng)星系统(tǒng)的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的(de)尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里茨(cí)兹威基正在(zài)研究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量一(yī)般会(huì)使用到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获(huò)得(dé)其"光度学的质量"，需(xū)要的数(shù)据(jù)是测量各(gè)个星系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测(cè)量星系团中的(de)各(gè)个星系(xì)相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的(de)质(zhì)量消失了(le)，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的(de)过程中，兹(zī)威基发现星系(xì)团中(zhōng)很多星(xīng)系的(de)速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘(mì)的(de)力量在起(qǐ)作用，这种力量来(lái)源(yuán)于(yú)某种隐(yǐn)形的(de)物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们(men)却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特(tè)在观测仙(xiān)女座(zuò)星(xīng)系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的(de)恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运行速度就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却让人感到(dào)不(bù)可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。基于这种现象，科学(xué)家们(men)会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗(àn)物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其(qí)中。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜测(cè)量了距离星(xīng)系(xì)中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力(lì)定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上(shàng)这(zhè)种向心(xīn)加(jiā)速度的原因很可(kě)能(néng)就是存(cún)在(zài)着一种我们看不(bù)到的物(wù)质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人(rén)员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当(dāng)中，科(kē)学(xué)家们发(fā)现，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥远恒(héng)星之(zhī)间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了(le)一个(gè)反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银河(hé)系不多，但是(shì)星系当中存在(zài)的(de)恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

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所以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之(zhī)后，发(fā)现星系中(zhōng)的(de)恒(héng)星运动是(shì)可以用正常的(de)物(wù)质(zhì)和力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人(rén)提出(chū)，也许该星系的(de)暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪1什么意思网络用语女生，211什么意思网络用语的是，它的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的(de)除了暗物质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引力(lì)的(de)理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在(zài)不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作方式是不同的(de)，这意(yì)味着在行星(xīng)系尺度中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数(shù)百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗(àn)物质(zhì)假说(shuō)理论(lùn)就此(cǐ)终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在的(de)其他的(de)理(lǐ)论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证据是(shì)蒙(méng)德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分的(de)普(pǔ)通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的(de)相互作用(yòng)就会导(dǎo)致温度的急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低(dī)。所以在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量将位于(yú)所有这些气(qì)体所在(zài)的(de)中间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通过什么(me)来验(yàn)证它的质量区域到底是(shì)不(bù)是集中在中(zhōng)间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第(dì)一(yī)张全(quán)彩的高清照(zhào)片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本(běn)身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球上(shàng)的观测者之(zhī)间(jiān)。被一(yī)个(gè)质量(liàng)超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大的(de)天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在(zài)中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的(de)解(jiě)释方法就是当星团发生全(quán)部的(de)碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了(le)中间，暗(àn)物质(zhì)则直(zhí)接通过了这个(gè)区域，并(bìng)在两边形(xíng)成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄(qì)今(jīn)为止最好的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相(xiāng)同性的微波(bō)辐射。其中红色的部(bù)分表示温(wēn)度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们(men)通过(guò)对(duì)前景背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图(tú)形看起来(lái)不(bù)应该(gāi)是这样的(de)，而随(suí)着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐(fú)射(shè)的(de)测量值，我们(men)需要的暗(àn)物质大约是(shì)普(pǔ)通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与(yǔ)解释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动(dòng)所需要的(de)暗物(wù)质(zhì)比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论(lùn)框架(jià)，就很好地(dì)解释(shì)了很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力(lì)来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的(de)存(cún)在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们(men)已经提出了数十种的(de)假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不(bù)同的目标(biāo)粒子所需(xū)要的实验方式也(yě)不相同。在过去的(de)几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会(huì)与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地(dì)学(xué)实验室，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测(cè)到(dào)了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探测(cè)率(lǜ)会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发现暗物(wù)质的(de)第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗(àn)物质会产生周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了(le)太(tài)阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物(wù)质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年(nián)的时间，地(dì)球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环(huán)绕(rào)银河系的(de)方向是一致的(de)，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿越(yuè)暗(àn)物质流最(zuì)快(kuài)的时段。而在(zài)11月份，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银(yín)河系的(de)平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来(lái)解释，研(yán)究人员们所观(guān)测到的(de)周期性信号。当(dāng)然(rán)也可能(néng)有其他的(de)情况，造(zào)成这种(zhǒng)年(nián)度周(zhōu)期信号的差(chà)异也可能是(shì)温度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们(men)又在南半(bàn)球(qiú)建立(lì)了(le)一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与(yǔ)之(zhī)前(qián)的实验(yàn)室正(zhèng)好相反，而在(zài)这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的(de)运动特(tè)征和第一个实验室是一(yī)样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目(mù)前还无法提供(gōng)相应的(de)数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一(yī)台新(xīn)的望(wàng)远镜(jìng)，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的视野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的(de)100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个关键的用途(tú)就是(shì)探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或(huò)者说是生命进化的一个重要因素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么(me)遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前(qián)提(tí)是要(yào)先找(zhǎo)到(dào)暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的(de)支(zhī)持是(shì)我更新的动力！

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