宇宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会(huì)存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻(xún)找暗(àn)物质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家(jiā)们在过(guò)去的几(jǐ)十年当中进行了超过(guò)50次(cì)的长期实验，但(dàn)是却(què)没(méi)有发现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的(de)自然(rán)哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引戴choker就是m吗，戴choker什么意思力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异(yì)常，不符合(hé)万有引(yǐn)力定律的时候，他(tā)们就(jiù)会(huì)知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动它的(de)轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过天(tiān)王(wáng)星运行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王(wáng)星的(de)存(cún)在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当(dāng)我们上升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和(hé)测量后发星(xīng)系团的质量。这是(shì)一个由数千个(gè)星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一(yī)起(qǐ)。测量星系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一(yī)致，就(jiù)可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其(qí)"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的(de)光度。

第(dì)二种是动力(lì)学质量的(de)计(jì)算，是(shì)利用光(guāng)谱红移测(cè)量(liàng)星系团中的各个星(xīng)系相对于星系团(tuán)的运(yùn)动(dòng)速度。当测(cè)量结(jié)果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发(fā)现星系(xì)团中很多(duō)星系的(de)速度(dù)比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束(shù)缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力(lì)量(liàng)在起作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于(yú)某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此，兹(zī)维基提(tí)出了这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的(de)质量(liàng)。只(zhǐ)是(shì)当时的人(rén)们对(duì)这样的一(yī)种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一(yī)次(cì)出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但(dàn)是(shì)他们观测的结果却(què)让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距(jù)离的(de)增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变(biàn)。可(kě)是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如果没有(yǒu)足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科(kē)学(xué)家们会使(shǐ)用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴(zhóu)上(shàng)气(qì)体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出戴choker就是m吗，戴choker什么意思现异(yì)常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物(wù)质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心(xīn)更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的(de)力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系(xì)位(wèi)于银河系的第三(sān)悬臂(bì)之上(shàng)，距离银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向心加(jiā)速度(dù)的原因很(hěn)可(kě)能就是(shì)存在着(zhe)一种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是(shì)这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从(cóng)这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研究人(rén)员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是(shì)唯一可(kě)以解释这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没(méi)有引(yǐn)力效(xiào)应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也会(huì)出现速度(dù)上(shàng)的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物质，否则(zé)就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是科学(xué)家(jiā)们(men)使用最先进的(de)望远镜对其进行了40个小时(shí)的(de)详细(xì)测(cè)量之后，发现(xiàn)星系(xì)中(zhōng)的(de)恒(héng)星运(yùn)动是(shì)可以(yǐ)用正常的物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成(chéng)这(zhè)些现象的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就(jiù)是人类对(duì)引(yǐn)力的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很可能(néng)在不(bù)同(tóng)尺度空间(jiān)中的工作方式是(shì)不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行星(xīng)系尺度中的天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照我们所理解(jiě)的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升到星系(xì)和(hé)星团的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的(de)方式。对于在星(xīng)系团之(zhī)间的相互作(zuò)用，科(kē)学家(jiā)还引入了(le)外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光(guāng)年的(de)规(guī)模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间(jiān)会产生对(duì)彼此特(tè)殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这意味着我们需(xū)要(yào)对现在的物理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结(jié)。但(dàn)是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于暗(àn)物质存在的其他(tā)的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没(méi)法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似这样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的(de)时候(hòu)，星(xīng)际气(qì)体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系团(tuán)大部分(fēn)的质(zhì)量将(jiāng)位于所有这些气(qì)体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那么(me)我们通过什么来(lái)验证它的质(zhì)量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太(tài)空望(wàng)远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可以明(míng)显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其(qí)实(shí)这些星系(xì)本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而是(shì)这(zhè)样(yàng)极(jí)遥远的天体和(hé)我们地(dì)球(qiú)上的观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力(lì)，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可(kě)能(néng)是超大(dà)质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹星(xīng)系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最(zuì)好(hǎo)的解释方(fāng)法就是(shì)当星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到(dào)的(de)质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通(tōng)过(guò)了这个区域，并(bìng)在(zài)两边形成了引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是暗物质存(cún)在(zài)的(de)迄今为止最好的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光(guāng)终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经(jīng)过了(le)130多亿年(nián)之后，这(zhè)些(xiē)光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分(fēn)表示(shì)温度(dù)较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过(guò)对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这(zhè)样的，而随(suí)着暗物质的增加，一(yī)些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约是(shì)普通物质(zhì)的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的(de)粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的(de)存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们(men)已(yǐ)经提出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方(fāng)式也不(bù)相同。在(zài)过去的几十年当(dāng)中，人(rén)类为了(le)寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常(cháng)规物(wù)质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们(men)已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的(de)实验，却没有任何实质性(xìng)的(de)发现，除(chú)了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测(cè)到(dào)了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一(yī)样(yàng)。一(yī)些科学家(jiā)认为这可(kě)能是人类发现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什(shén)么暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在(zài)穿越着暗(àn)物质流，这个过(guò)程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地(dì)球又以(yǐ)30公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达(dá)到了最慢(màn)值。尽管在实际的(de)情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银(yín)河系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这(zhè)个理论的(de)有效(xiào)性(xìng)。

因(yīn)此科学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可(kě)能有其他的(de)情(qíng)况，造(zào)成这(zhè)种年度周期信号的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水(shuǐ)分(fēn)、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学(xué)家们又在(zài)南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这(zhè)里的季(jì)节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球(qiú)穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特(tè)征和第一个实(shí)验室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如(rú)果(guǒ)在(zài)这里(lǐ)可以得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚建成不久，所(suǒ)以截至目(mù)前还无法提供相(xiāng)应(yīng)的(de)数据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的(de)宽视场仪器提(tí)供的(de)视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用(yòng)途就是(shì)探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研(yán)究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存(cún)在(zài)，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生命进化的(de)一(yī)个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的(de)证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意(yì)味(wèi)着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的(de)支持是我更新(xīn)的动力！

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