宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会存在(zài)科学无法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在过去(qù)的(de)几十年当(dāng)中进行了超过50次的(de)长期实(shí)验，但(dàn)是却没有(yǒu)发(fā)现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体(tǐ)运(yùn)动的规(guī)律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的(de)天体通过引力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶(yé)就通过天王星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并且(qiě)发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星(xīng)的(de)发现都是应用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在(zài)恒星(xīng)系统的(de)尺度(dù)当中，可当我们(men)上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变(biàn)得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基(jī)正在研究(jiū)和测(cè)量后(hòu)发星系(xì)团的质量。这是(shì)一个由(yóu)数千(qiān)个星(xīng)系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系(xì)被引力束缚(fù)在一起。测量星系团(tuán)的质(zhì)量一般会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就可以确(què)定其质量的范(fàn)围。

第(dì)一种是(shì)获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量各(gè)个星系的(de)光(guāng)度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的各(gè)个星系相对于(yú)星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见光的(de)形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团中很多星(xīng)系的(de)速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星(xīng)系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力(lì)是(shì)无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就(jiù)应该(gāi)被(bèi)抛出星系(xì)团之外(wài)了，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量在起作(zuò)用(yòng)，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐形的(de)物(wù)质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当时的人们对(duì)这样的(de)一(yī)种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观(guān)测的结果却(què)让人(rén)感到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定律，在星系当中如(rú)果没有足(zú)够大的质(zhì)量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外(wài)围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的(de)存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量星系(xì)当中气(qì)体在X轴上距(jù)离星系中心的(de)距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的(de)旋转速度(dù)。如果出(chū)现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的(de)力量(liàng)进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离(lí)星系中心(xīn)更远距离(lí)的氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们(men)的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕(rào)银(yín)河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速(sù)度远远大于(yú)理(lǐ)论速(sù)度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从这时开始，越来(lái)越多(duō)的研究人员开(kāi)始相信暗物(wù)质的存在。科(kē)学(xué)家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个星(xīng)系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释这个现象的(de)原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学(xué)家(jiā)们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力(lì)效应的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也(yě)会出现速度上的(de)微小差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常(cháng)的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒(héng)星(xīng)数量(liàng)却只有银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系(xì)必须(xū)存在暗(àn)物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们(men)使用最先进的望(wàng)远镜对其(qí)进行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测(cè)量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和力学定律来(lái)解释(shì)的。那(nà)么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被(bèi)附近的(de)另一个大星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何(hé)星(xīng)系(xì)存在。造成这些现象的除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另(lìng)一(yī)种可能就(jiù)是(shì)人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是(shì)不(bù)同的(de)，这意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但是上升到星系和(hé)星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力(lì)之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是不(bù)同的(de)方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外(wài)部场效应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大(dà)的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味(wèi)着(zhe)我们需要(yào)对现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质存在的(de)其他的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论证(zhèng)据是蒙德理论所(suǒ)没法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个(gè)碰撞的星系(xì)团所组成(chéng)，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们大(dà)部(bù)分的普通(tōng)质量都在星系的(de)气体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互(hù)作(zuò)用(yòng)就会导致温度(dù)的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质(zhì)量将位(wèi)于所有(yǒu)这些(xiē)气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它(tā)的质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的(de)形(xíng)变。其(qí)实这些星(xīng)系本(běn)身(shēn)并(bìng)不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问题，而(ér)是这样极遥远的(de)天(tiān)体和我(wǒ)们地球上(shàng)的(de)观测者(zhě)之间(jiān)。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的(de)天体可能是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是(shì)暗物质(zhì)。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对(duì)子弹(dàn)星系团(tuán)观测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释(shì)方法就(jiù)是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气(qì)体被(bèi)卡在了(le)中(zh蓝桉什么意思 蓝桉的寓意是什么意思ōng)间，暗物(wù)质则直接通过了这(zhè)个区域(yù)，并在两边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系(xì)团的引力透镜研究(jiū)也被(bèi)认为(wèi)是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证据(jù)。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留(liú)下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的(de)区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的(de)区(qū)域，但(dàn)实际上它们之间的温(wēn)差只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学(xué)家们(men)通过对前景背景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗(àn)物(wù)质，图形看(kàn)起(qǐ)来不(bù)应该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会(huì)减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释(shì)了很多不同(tóng)的观测结(jié)果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存(cún)在着某种类型的(de)粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能(néng)够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当(dāng)于(yú)找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提出了数(shù)十种的假想目(mù)标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的(de)目标(biāo)粒子所需(xū)要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在过去的(de)几(jǐ)十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了(le)超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的(de)数据收集(jí)，人(rén)们(men)发现(xiàn)了一(yī)个(gè)有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当(dāng)中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我(wǒ)们(men)也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这个过程中会(huì)产(chǎn)生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的(de)时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的(de)方向是(shì)一致(zhì)的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地(dì)球(qiú)穿越暗物(wù)质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的(de)情(qíng)况中蓝桉什么意思 蓝桉的寓意是什么意思(zhōng)，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的(de)差(chà)异(yì)也可能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客的数量(liàng)也(yě)符(fú)合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前(qián)的(de)实(shí)验室正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流的运(yùn)动特征和第一个实验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的非常(cháng)有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另(lìng)外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望(wàng)远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视(shì)场仪器提供的(de)视(shì)野是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中一(yī)个关(guān)键的用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭(shì)目以待(dài)了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科(kē)学家丹(dān)琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们极(jí)有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命(mìng)进(jìn)化的一个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得(dé)到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人(rén)类并不孤单(dān)呢？或(huò)许(xǔ)在(zài)宇宙当中某个(gè)角(jiǎo)落(luò)的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创造生(shēng)命(mìng)。当然，这(zhè)些推(tuī)论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们(men)，你们(men)觉得暗物质(zhì)到底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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