宇宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何(hé)会(huì)存在科(kē)学(xué)无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了(le)寻找(zhǎo)暗物(wù)质存(cún)在的(de)证据，科学家们在(zài)过去(qù)的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没(méi)有发现任何的(de)有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天(tiān)文(wén)学(xué)家们发现某些天体运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道(dào)，周围一(yī)定有未知的天体(tǐ)通过(guò)引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过(guò)天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有引力定律所取得(dé)重大天文成就的例(lì)子。但(dàn)是这些发现都(dōu)是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星(xīng)系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹(zī)威基(jī)正在研究和测量后发星系(xì)团的质量(liàng)。这是一个由数(shù)千个星系(xì)所组成的巨大(dà)星(xīng)系(xì)团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当(dāng)两种方(fāng)法结(jié)果一致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是(shì)获得(dé)其"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的(de)数据(jù)是(shì)测量各个(gè)星系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星系相(xiāng)对于星(xīng)系(xì)团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光(guāng)的形式所存在，我们(men)无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系(xì)的(de)质(zhì)量(liàng)所产(chǎn)生的引力是无法将(jiāng)它们(men)束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出(chū)星(xīng)系团之(zhī)外了(le)，除(chú)非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的(de)暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当(dāng)时的人们对这(zhè)样的(de)一种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系(xì)当中如果没有足够(gòu)大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们(men)会使用一(yī)种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的(de)旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们通(tōng)过(guò)射电望远镜(jìng)测(cè)量了距离星系中心更远距(jù)离的(de)氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离(lí)银河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很可能(néng)就是(shì)存在着一种我(wǒ)们看不到的(de)物质，是(shì)这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据(jù)星系(xì)外恒(héng)星轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质(zhì)的质(zhì)量占整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并(bìng)不是唯(wéi)一可(kě)以解(jiě)释这(zhè)个现象(xiàng)的(de)原因。在一项新(xīn)的研(yán)究当中，科学(xué)家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现速度(dù)上(shàng)的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和(hé)银(yín)河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星(xīng)系(xì)必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进的(de)望远镜对(duì)其进行了40个(gè)小时的详细测(cè)量之后，发现星系(xì)中(zhōng)的(de)恒星运动是可(kě)以用正常的物(wù)质(zhì)和力(lì)学定律来解(jiě)释的(de)。那么(me)又有(yǒu)人(rén)提(tí)出，也许该星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的(de)另一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪的是(shì)，它(tā)的附(fù)近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造(zào)成这(zhè)些(xiē)现(xiàn)象的(de)除了(le)暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的(de)理解还不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方式是(shì)不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会(huì)沿(yán)着它们的轨道(dào)，按(àn)照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是(shì)上升到(dào)星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的(de)相互作(zuò)用，科(kē)学(xué)家还(hái)引入了(le)外(wài)部(bù)场效应的(de)概念，指的(de)是在数百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行(xíng)修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些(xiē)理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星(xīng)系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类(lèi)似这(zhè)样的(de)星团，它们(men)大部分(fēn)的普通质量都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团(tuán)大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在(zài)的中间区域。那么我们(men)通(tōng)过什么来验证它(tā)的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系(xì)似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而(ér)是(shì)这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的(de)东西(xī)的引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星(xīng)系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是(shì)超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大质量(liàng)区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好(hǎo)的(de)解释方(fāng)法就是当星(xīng)团发生全部的(de)碰撞时(shí)，可(kě)被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这(zhè)个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系(xì)团的(de)引(yǐn)力透镜(jìng)研究也被认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可(kě)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(jiān)背景上留下了各(gè)相同性的(de)微波辐射(shè)。其中红色的部(bù)分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色(sè)则(zé)表示相对(duì)较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景背(bèi)景分离后的二(èr)值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应(yīng)该是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当(dāng)中恒(héng)星(xīng)运动(dòng)所需要的(de)暗(àn)物质比例是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用了(le)一个(gè)简单(dān)的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解释(shì)了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子(zi)，它(tā)们(men)不(bù)参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过(guò)引力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在(zài)的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经提(tí)出了数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些(xiē)不同的目标粒子所需要的(de)实(shí)验方式也(yě)不相同。在过(guò)去的几十(shí)年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找(zhǎ晋m是山西哪里的车o)这(zhè)些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不(bù)会(huì)与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学(xué)家们(men)已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最(zuì)大的(de)地(dì)学实(shí)验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学家声称(chēng)观(guān)测到(dào)了某(mǒu)种信号。经(jīng)过(guò)了(le)20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一(yī)些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一(yī)个(gè)直接证(zhèng)据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)着(zhe)银河系进(jìn)行(xíng)移动，那么如(rú)果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以这样的速(sù)度(dù)在穿越着(zhe)暗物(wù)质流，这(zhè)个过(guò)程中会(huì)产生相应的(de)振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的时(shí)间晋m是山西哪里的车，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方(fāng)向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完(wán)全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球(qiú)穿越暗物(wù)质流(liú)最快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实(shí)际的(de)情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学(xué)家认为这(zhè)可(kě)以用来解释，研究(jiū)人(rén)员们所观测到的周期性信号。当然也(yě)可能(néng)有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异(yì)也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积(jī)雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合这(zhè)个周期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同(tóng)的(de)实(shí)验室(shì)，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征(zhēng)和第一(yī)个(gè)实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所(suǒ)存在(zài)的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是由于(yú)这(zhè)个(gè)实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截至目前还无(wú)法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的(de)视(shì)野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个(gè)关(guān)键的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质(zhì)背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体物理中心的科(kē)学家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可(kě)能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命进(jìn)化(huà)的一(yī)个重(zhòng)要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论得到进一(yī)步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物(wù)质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落(luò)的(de)行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新的(de)动力！

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