宇宙是“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会存在科学无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是(shì)却(què)没有发现(xiàn)任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发(fā)表了(le)万有引力(lì)定律，它揭示(shì)了(le)宇宙中天体(tǐ)运动的(de)规(guī)律。往后的几百年来，当(dāng)天文(wén)学(xué)家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引(yǐn)力定律的(de)时候，他们就会知道，周围一(yī)定有(yǒu)未知的(de)天体通(tōng)过引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过(guò)天(tiān)王(wáng)星运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并(bìng)且发现了海王星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发(fā)现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大(dà)天文成就的例子(zi)。但是这些发(fā)现都是在恒星系(xì)统的尺度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个(gè)由数千个星系(xì)所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测(cè)量星系(xì)团的质(zhì)量一般(bān)会(huì)使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可(kě)以确(què)定其(qí)质(zhì)量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要(yào)的数(shù)据是测量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测量(liàng)星系(xì)团中的各个星(xīng)系(xì)相对于星系(xì)团的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的质量消失(shī)了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并不(bù)以可见光(guāng)的形(xíng)式所(suǒ)存在(zài)，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系的速度比理(lǐ)论上要快得(dé)多(duō)，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的(de)，它们(men)早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系团之外了(le)，除(chú)非有一种神秘的力(lì)量在起作用(yòng)，这种力(lì)量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部(bù)分不可见的(de)暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它们(men)却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝(jué)大部分的(de)质(zhì)量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这样的(de)一种说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的恒星在(zài)其轨道上的(de)运行速度(dù)就会越慢。但是(shì)他们观测的(de)结果却让人感到不可(kě)思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿(dùn)的(de)万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如(rú)果没有足(zú)够大的质量(liàng)来(lái)吸(xī)引(yǐn)它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使(shǐ)用(yòng)一(yī)种相对标(biāo)准的方(fāng)法来解释暗(àn)物(wù)质(zhì)的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距(jù)离星系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的(de)旋转速度(dù)并不(bù)符合牛(niú)顿(dùn)的力学(xué)定(dìng)律。我(wǒ)们(men)的(de)太阳系也(yě)不例外，太(tài)阳系位于银河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算(suàn)，太(tài)阳系(xì)的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河(hé)系旋转，这个实际(jì)速度(dù)远远大于理(lǐ)论速度，那么(me)产生(shēng)以上(shàng)这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质(zhì)的引力效应将星系(xì)聚集在了(le)一(yī)起。

也是从这时开始，越来(lái)越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的(de)存在(zài)。科学(xué)家根(gēn)据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道(dào)的速(sù)度，估算在星系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是(shì)唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发(fā)现了一个反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒(héng)星数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上(shàng)，该星系(xì)必须(xū)存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家(jiā)们使(shǐ)用最先进的望远镜对其(qí)进行了(le)40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么(me)又有人提出，也许该星(xīng)系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的(de)另一(yī)个(gè)大星系剥(bō)离了。奇(qí)怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有任何(hé)星系存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理解还不(bù)够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的(de)工作方式是(shì)不同的，这意(yì)味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它(tā)们(men)的轨道(dào)，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的(de)相(xiāng)互作用则是不同的方(fāng)式。对(duì)于在星(xīng)系团(tuán)之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会(huì)产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这(zhè)意味(wèi)着我们(men)需要对(duì)现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关(guān)于(yú)暗物(wù)质存在的其他的理论证据(jù)，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙德理论所没法解(jiě)释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系(xì)团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它(tā)们大部分(fēn)的(de)普通质量都在(zài)星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用(yòng)就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的质量将位(wèi)于所有这些气体所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么我们(men)通过什么来(lái)验(yàn)证它的质(zhì)量区域(yù)到(dào)底是不是集中在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片(piàn)中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看(kàn)到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出(chū)了(le)什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地(dì)球(qiú)上的(de)观测(cè)者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光(guāng)都发(fā)生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象就是(shì)引力(lì)透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的天体可能是(shì)超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子弹星系团(tuán)观测(cè)的时候(hòu)，发现它的大质(zhì)量区(qū)域并不(bù)是在中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好(hǎo)的解释方法(fǎ)就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的(de)迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分(fēn)表(biǎo)示(shì)温度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学(xué)家们通(tōng)过(guò)对前(qián)景(jǐng)背景分离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅(fú)度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射(shè)的测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需要的(de)暗物质比(bǐ)例fio2吸氧浓度计算公式中的4是什么意思，氧合指数的计算公式是(shì)一致的(de)。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多(duō)不同(tóng)的(de)观(guān)测结果。而暗物质(zhì)的(de)本(běn)质就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来(lái)相互(hù)作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家(jiā)们(men)已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不(bù)同的目标(biāo)粒子所需要(yào)的实验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了(le)寻(xún)找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物质相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家(jiā)们已经进行了超过50次(cì)的实(shí)验(yàn)，却没(méi)有任何(hé)实(shí)质(zhì)性的发现，除了(le)一个地(dì)方(fāng)，意大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室(shì)，这个(gè)实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据(jù)收集，人们发(fā)现了(le)一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份(fèn)达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每(měi)年(nián)都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物(wù)质的第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什(shén)么(me)暗(àn)物质会产生周(zhōu)期(qī)性的年(nián)度(dù)信(xìn)号(hào)呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银河系进(jìn)行移动，那(nà)么如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际的(de)情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可以用来解释(shì)，研究人(rén)员们(men)所观测到(dào)的周(zhōu)期(qī)性(xìng)信号。当然也可(kě)能有其他的情(qíng)况，造成这种年度(dù)周期信号(hào)的差(chà)异(yì)也可能(néng)是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连意(yì)大(dà)利(lì)游客的(de)数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相(xiāng)同(tóng)的实(shí)验(yàn)室(shì)，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和(hé)第一个(gè)实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这(zhè)个实(shí)验(yàn)室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至目前(qián)还(hái)无法(fǎ)提供(gōng)相(xiāng)应(yīng)的数据支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃(bó)红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物(wù)质背(bèi)后的(de)奥秘，对(duì)于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费米(mfio2吸氧浓度计算公式中的4是什么意思，氧合指数的计算公式ǐ)实验(yàn)室粒(lì)子天体物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质到底存(cún)不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持是(shì)我更新的(de)动力！

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