宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的(de)长期(qī)实验，但是却没有发(fā)现(xiàn)任何(hé)的(de)有效证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规律。往(wǎng)后的(de)几百年(nián)来，当天文(wén)学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符(fú)合万(wàn)有引力定律的时(shí)候，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定(dìng)有未(wèi)知的天(tiān)体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天(tiān)王星运行轨道(dào)的异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海(hǎi)王星的(de)存(cún)在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引力定(dìng)律所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的(de)物理学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后(hòu)发星系团的(de)质量。这是一个由(yóu)数千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束(shù)缚在一(yī)起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确(què)定其质量的(de)范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的(de)光度。

第二种(zhǒng)是动力(lì)学质量的计(jì)算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红(hóng)移测量星(xīng)系团中的(de)各个(gè)星系(xì)相对(duì)于星系(xì)团的运动(dòng)速度(dù)。当测(cè)量(liàng)结果(guǒ)出(chū)来(lái)之后(hòu)，兹(zī)威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式(shì)所存(cún)在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是(shì)，在(zài)测量速度的过(guò)程(chéng)中，兹(zī)威基发(fā)现星(xīng)系(xì)团(tuán)中很多星系的速度(dù)比理(lǐ)论上要快得多(duō)，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的(de)引力是(shì)无法(fǎ)将(jiāng)它们(men)束(shù)缚(fù)在星(xīng)系团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之(zhī)外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是(shì)它们却(què)占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是(shì)当时的人们(men)对(duì)这样的一(yī)种(zhǒng)说(shuō)法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一(yī)次出现华夏儿女指什么意思，华夏儿女是啥意思。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特(tè)在(zài)观(guān)测仙女座星系(xì)中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他们(men)观(guān)测(cè)的结(jié)果却让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系(xì)当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了(le)。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来(lái)解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距(jù)离星系(xì)中心的(de)距离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系中心(xīn)更远距离的(de)氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转速(sù)度(dù)并不符(fú)合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的(de)运(yùn)行速度应该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千(qiān)米/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远(yuǎn)大于(yú)理(lǐ)论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不(bù)到(dào)的(de)物质，是这些暗物(wù)质的引力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越(yuè)多(duō)的研(yán)究人员开始相信暗物(wù)质(zhì)的(de)存在。科(kē)学家(jiā)根据(jù)星系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并(bìng)不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒(héng)星(xīng)之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差(chà)异。另(lìng)外(wài)，天(tiān)文学家还发(fā)现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银(yín)河(hé)系(xì)不多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使用最(zuì)先进的(de)望远(yuǎn)镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的(de)物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没(méi)有任何星(xīng)系(xì)存(cún)在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗物(wù)质的假说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是(shì)人(rén)类对引力的理解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着(zhe)它们(men)的轨(guǐ)道(dào)，按照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相(xiāng)互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作(zuò)用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的(de)是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大的质量之(zhī)间(jiān)会产生对(duì)彼此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的(de)物理定(dìng)律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说(shuō)理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物(wù)质(zhì)存在的(de)其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系团(tuán)，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系(xì)团所组成，类似(shì)这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际(jì)气(qì)体的相互作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅降低(dī)。所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这些(xiē)气(qì)体所在(zài)的(de)中间区(qū)域(yù)。那么(me)我们通过什么来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域(yù)到底是不是集(jí)中在(zài)中间呢？前不华夏儿女指什么意思，华夏儿女是啥意思久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们(men)可以明显地(dì)看(kàn)到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是(shì)真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和我(wǒ)们(men)地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超(chāo)级(jí)巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的(de)东西的引(yǐn)力，会(huì)使身(shēn)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。这个巨大的(de)天体可能(néng)是(shì)超(chāo)大质量的黑洞或者是(shì)暗物(wù)质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子弹(dàn)星系(xì)团观(guān)测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的(de)质(zhì)量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的引力(lì)透镜研(yán)究也(yě)被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最(zuì)古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了(le)。经(jīng)过(guò)了(le)130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下了(le)各(gè)相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实(shí)际(jì)上它们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前(qián)景背景分离后的二值图像进行连通域提(tí)取和(hé)标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应(yīng)该是(shì)这(zhè)样的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物(wù)质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致的。这就意味着。

用了(le)一(yī)个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在(zài)着某种类(lèi)型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提(tí)出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒(lì)子所需要(yào)的实验方式(shì)也不相同。在过(guò)去(qù)的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常规(guī)物质相互(hù)作(zuò)用的“暗(àn)物质(zhì)”，科(kē)学(xué)家们已经进行(xíng)了超过50次的(de)实验，却(què)没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个(gè)实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学(xué)家(jiā)声(shēng)称(chēng)观(guān)测到了(le)某种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们(men)发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么(me)如果暗物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这样的(de)速度在穿越(yuè)着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的(de)方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外(wài)半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的(de)方向(xiàng)正(zhèng)好达到完(wán)全一致，这是(shì)理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平(píng)面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个(gè)理论(lùn)的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学家(jiā)认为这可以用来解(jiě)释，研(yán)究人员们(men)所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能有其(qí)他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差异也可(kě)能是(shì)温度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分(fēn)、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连(lián)意(yì)大利游客的数(shù)量也符合这(zhè)个周(zhōu)期的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又在南(nán)半球建立了一个(gè)几乎相同的实(shí)验室(shì)，这(zhè)里(lǐ)的(de)季节与之前(qián)的实验室正(zhèng)好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地(dì)球穿过暗物质流(liú)的运动(dòng)特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可(kě)以得到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的(de)非(fēi)常有力的证据了(le)。但(dàn)是由于这(zhè)个实验(yàn)室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的(de)视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天(tiān)体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说是生命进(jìn)化的(de)一个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个(gè)角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物(wù)质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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