宇(yǔ)宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何(hé)会存(cún)在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又(yòu)究竟(jìng)是什么(me)？人类(lèi)为了寻找暗物质(zhì)存在的证据(jù)，科学家们在过去(qù)的几十年当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却(què)没有(yǒu)发现任(rèn)何的(de)有效(xiào)证(zhèng)据。除了一(yī)个地方(fāng)，在(zài)1687年(nián)出版的自(zì)然(rán)哲(zhé)学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符合万有引(y全国文明城市几年评选一次 全国文明城市是不是终身制ǐn)力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄(shè)动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的(de)异常，推算并且(qiě)发现了海王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的(de)例子(zi)。但是这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我们上升(shēng)到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系(xì)所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一(yī)般(bān)会使用(yòng)到(dào)两种方(fāng)法(fǎ)，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数据是(shì)测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红(hóng)移测量星系团中的(de)各个星系相对于星(xīng)系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结(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)“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所存在(zài)，我们(men)无(wú)法看(kàn)到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团(tuán)中很多星系的速(sù)度(dù)比理论上要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘(mì)的力(lì)量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天(tiān)文学(xué)家维拉(lā)鲁(lǔ)宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测(cè)仙(xiān)女座(zuò)星(xīng)系(xì)中的(de)恒星运动(dòng)。理论上(s全国文明城市几年评选一次 全国文明城市是不是终身制hàng)来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道上(shàng)的运(yùn)行(xíng)速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他们观(guān)测的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎(hū)保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基(jī)于这(zhè)种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科学(xué)家(jiā)们会使用一(yī)种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过(guò)射电望(wàng)远镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转，这个(gè)实(shí)际速度远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加速度的(de)原因很可能就是存在着(zhe)一种我们看不到的物质(zhì)，是(shì)这些(xiē)暗物质的(de)引力效应将(jiāng)星系聚(jù)集(jí)在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可以解释这个现象的原因(yīn)。在一(yī)项新的研(yán)究当中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应(yīng)的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系(xì)距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河(hé)系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其(qí)进(jìn)行(xíng)了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星系(xì)中的恒星(xīng)运动是(shì)可以(yǐ)用正常的物质和力(lì)学定律来解释的(de)。那么(me)又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗(àn)物质的(de)假说之外，另一种可能就是(shì)人类(lèi)对引力的理解还不(bù)够全(quán)面，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这意味着(zhe)在行星系(xì)尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上(shàng)升到(dào)星(xīng)系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力(lì)之间的相互(hù)作用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于(yú)在星系团之间的(de)相互(hù)作用，科学家还引入了(le)外部场效应的概(gài)念(niàn)，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此全国文明城市几年评选一次 全国文明城市是不是终身制特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就(jiù)此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还(hái)有(yǒu)关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们(men)大部分(fēn)的普通质量(liàng)都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的(de)时候，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)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，子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)大(dà)部分的(de)质量将位于(yú)所有(yǒu)这些气(qì)体所在(zài)的中间区域(yù)。那(nà)么我们通过(guò)什么来(lái)验证(zhèng)它的质量区域到底(dǐ)是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很(hěn)多(duō)星系似(shì)乎(hū)被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系(xì)本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的(de)天体(tǐ)和我们地球(qiú)上(shàng)的观测(cè)者之间。被(bèi)一(yī)个质(zhì)量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大(dà)质(zhì)量的东西的(de)引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发生(shēng)了(le)扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应(yīng)。这(zhè)个(gè)巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人(rén)们对(duì)子(zi)弹星系团观(guān)测(cè)的时候，发现它(tā)的(de)大(dà)质量区域(yù)并(bìng)不是(shì)在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是(shì)当星团(tuán)发生全部(bù)的(de)碰撞时，可被观(guān)测(cè)到的(de)质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则(zé)直接通过了这个(gè)区域，并在两边形(xíng)成了(le)引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存(cún)在的迄(qì)今为止最好的理论(lùn)证据。

除(chú)此之外(wài)，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下了各相(xiāng)同(tóng)性的(de)微波辐(fú)射。其中红色的部分(fēn)表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的(de)区(qū)域，但实际上它(tā)们之间的温(wēn)差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行(xíng)连通(tōng)域提(tí)取(qǔ)和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不(bù)应该(gāi)是这(zhè)样的，而(ér)随着暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰(fēng)值的(de)幅(fú)度(dù)会减小，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们需要的(de)暗物质大(dà)约是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要的(de)暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了(le)很多(duō)不同的(de)观测结果。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其(qí)他(tā)的电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到(dào)了(le)暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是(shì)什么？科学家们(men)已(yǐ)经提出了(le)数十种的假想目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这些不同的目标粒子(zi)所需要(yào)的(de)实验方式(shì)也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们(men)已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性(xìng)的(de)发现，除了(le)一(yī)个(gè)地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的(de)地学(xué)实(shí)验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼高的探(tàn)测器，一(yī)直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学(xué)家声称观(guān)测(cè)到了(le)某种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的数(shù)据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每(měi)年的6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一样。一些科(kē)学家认为(wèi)这可(kě)能是人(rén)类发现暗物质的第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在(zài)以(yǐ)这样(yàng)的(de)速度在穿越(yuè)着暗物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有(yǒu)半(bàn)年的(de)时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的(de)方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的方(fāng)向是一(yī)致的(de)，而(ér)另外半年则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太阳的(de)方向正(zhèng)好达到完(wán)全一(yī)致，这是(shì)理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银河(hé)系的平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这个理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学家认为这(zhè)可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然(rán)也(yě)可能有其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号(hào)的差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们又在南半球(qiú)建立了(le)一(yī)个(gè)几(jǐ)乎相同的实(shí)验室，这里的季(jì)节(jié)与之前(qián)的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质流(liú)的运动(dòng)特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的(de)非(fēi)常有力的证(zhèng)据(jù)了。但(dàn)是由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提供相应的数(shù)据支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视(shì)野是哈勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有(yǒu)可能拥(yōng)有另(lìng)一(yī)种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生(shēng)，或者(zhě)说是生(shēng)命进化(huà)的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进一步(bù)的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的暗物(wù)质(zhì)会不(bù)会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正在(zài)通过这样(yàng)的效应创造(zào)生命。当然(rán)，这些(xiē)推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么(me)小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我更新(xīn)的(de)动力！

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