宇宙是(shì)“人为(wèi)制造(zào)”的(de)？为何(hé)会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什(shén)么？人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找暗物(wù)质存(cún)在的(de)证据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期(qī)实(shí)验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出版的自然(rán)哲学数(shù)学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙中天体(tǐ)运动的(de)规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运行轨道(dào)出(chū)现异常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道(dào)，周围一(yī)定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推算并且发(fā)现了海王(wáng)星(xīng)的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律所取得重大天文(wén)成就(jiù)的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研(yán)究和测量后(hòu)发(fā)星系团的质量。这是(shì)一(yī)个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星系被引力束(shù)缚在一起。测量星(xīng)系团(tuán)的质量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系(xì)相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的(de)过(guò)程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系团中很多(duō)星(xīng)系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力(lì)是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团内的，它们国民党任公是指谁，任公指的是什么早(zǎo)就应该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力(lì)量(liàng)在(zài)起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提(tí)出了这样(yàng)部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却(què)让(ràng)人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随(suí)着(zhe)与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有引力定律，在(zài)星系(xì)当中(zhōng)如果没(méi)有足够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒星(xīng)早就(jiù)被(bèi)甩到(dào)宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一(yī)种(zhǒng)相对(duì)标准的方(fāng)法来解释暗物(wù)质的存在(zài)，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速(sù)度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋转，这个(gè)实际速(sù)度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上这种向心加速(sù)度的原因很可(kě)能就是存(cún)在着(zhe)一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越多(duō)的研究(jiū)人员开始相信暗(àn)物质的(de)存在。科(kē)学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量占整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之间，也会(huì)出(chū)现速度上的微小差异(yì)。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现了一个(gè)反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存(cún)在的恒星(xīng)数(shù)量却只有银河(hé)系的(de)千分之一(yī)。

所(suǒ)以在理论上，该星系(xì)必(bì)须(xū)存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其(qí)进行了(le)40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能(néng)就是人(rén)类对引(yǐn)力的(de)理解还不够全面，引力很可能在(zài)不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的(de)工作方式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是(shì)上(shàng)升到星(xīng)系(xì)和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互(hù)作用则是不同的方(fāng)式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了(le)外部场效(xiào)应的概念，指的(de)是在数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼此特(tè)殊(shū)的效(xiào)果(guǒ)，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我(wǒ)们需要对现(xiàn)在(zài)的(de)物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很多(duō)人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗(àn)物质(zhì)存在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在(zài)星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰撞的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在的(de)中间(jiān)区域。那么我们通过什么(me)来验证它的(de)质量区(qū)域到底(dǐ)是不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照片，在照(zhào)片中我们(men)可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本身并(bìng)不(bù)是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观(guān)测者(zhě)之(zhī)间。被一(yī)个(gè)质量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的(de)天体可能是(shì)超大质量的(de)黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发(fā)现它(tā)的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解(jiě)释方(fāng)法就是当星团发生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质量气体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通(tōng)过了(le)这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是暗物(wù)质存在(zài)的(de)迄(qì)今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示(shì)温度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万分(fēn)之一。

科学家们(men)通过对前景背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不应该是这样的(de)，而随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的测量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运(yùn)动(dòng)所需(xū)要的(de)暗物质(zhì)比例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架(jià)，就很好地解释了(le)很多不(bù)同的(de)观测(cè)结果。而暗物(wù)质的本(běn)质就是宇宙当中存(cún)在(zài)着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来相互(hù)作用。所以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的实(shí)际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒(lì)子所需(xū)要的(de)实验(yàn)方式也不(bù)相同。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利(lì)的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地(dì)下(xià)矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器(qì)，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测(cè)到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个(gè)有(yǒu)趣的事情。探测率会(huì)在(zài)每年的6月(yuè)份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些(xiē)科学(xué)家认(rèn)为这可能是人(rén)类(lèi)发(fā)现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会国民党任公是指谁，任公指的是什么产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相应的(de)振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太(tài)阳的(de)方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外半年则(zé)与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时候，地(dì)球与太(tài)阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿(chuān)越暗(àn)物(wù)质流最(zuì)快的(de)时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此(cǐ)科学国民党任公是指谁，任公指的是什么家认为这可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利(lì)游(yóu)客的数量也符合这(zhè)个周期(qī)的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的季(jì)节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗(àn)物(wù)质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个实(shí)验室是一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为暗物(wù)质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成不(bù)久，所以截至(zhì)目前还(hái)无法(fǎ)提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结果，我们(men)只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒(lì)子天(tiān)体物(wù)理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极(jí)有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说(shuō)是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理论得(dé)到(dào)进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物质会不会意味着人(rén)类并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的效应创造(zào)生命。当(dāng)然(rán)，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的(de)实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物(wù)质到(dào)底存(cún)不存在(zài)呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是(shì)我更新的(de)动力(lì)！

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