宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科(kē)学家们(men)在过(guò)去的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的(de)有(yǒu)效证据。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版的自(zì)然哲(zhé)学数学原理一(yī)书(shū)中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了(le)万有引力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天(tiān)文学(xué)家(jiā)们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道(dào)出(chū)现异常(cháng)，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定(dìng)有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现(xiàn)都是(shì)应(yīng)用万有引力(lì)定律所取得重大天(tiān)文成就的例(lì)子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可当我们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和(hé)测量后(hòu)发星系团的质量。这(zhè)是(shì)一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一(yī)般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确(què)定其(qí)质量的范(fàn)围。

第(dì)一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动(dòng)力学(xué)质(zhì)量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星系(xì)相对于星系(xì)团的运(yùn)动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质量并不以可(kě)见(jiàn)光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发(fā)现星(xīng)系团中(zhōng)很(hěn)多星系的(de)速(sù)度比理论上(shàng)要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动(dòng)学(xué)定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生的(de)引力(lì)是无法将它(tā)们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非(fēi)有一(yī)种神秘的力(lì)量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐形的物(wù)质。

据(jù)此(cǐ)，兹(zī)维(wéi)基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大(dà)部分的质(zhì)量。只是(shì)当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观(guān)测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒(héng)星在(zài)其轨道上的运行速度就(jiù)会(huì)越慢。但是他们观测(cè)的(de)结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的(de)旋(xuán)转速度几乎(hū)保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用一种相对(duì)标准的方法来(lái)解(jiě)释暗物(wù)质(zhì)的存在(zài)，这种方(fāng)法就是测(cè)量星系(xì)当中气体在X轴上距(jù)离星(xīng)系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力(lì)量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测量了距(jù)离星(xīng)系(xì)中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它(tā)们的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度并(bìng)不(bù)符合牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们的(de)太(tài)阳系也不例外(wài)，太阳(yáng)系位于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据(jù)万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理论速度，那(nà)么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可能就是存在(zài)着一种我们看不到(dào)的(de)物质，是这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也(yě)是从(cóng)这(zhè)时(shí)开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信(xìn)暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星(xīng)系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个现象的(de)原因。在一项新的(de)研(yán)究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上(shàng)的微小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现(xiàn)了一个反常的星(xīng)系，叫(ji一澳币兑换多少人民币汇率，一澳币换多少人民币？ào)做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须(xū)存在暗(àn)物(wù)质，否则(zé)就会分崩(bēng)离(lí)析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜(jìng)对其(qí)进行了40个(gè)小时的详细测量(liàng)之(zhī)后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以用正常的(de)物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出(chū)，也许该星系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附(fù)近的另一个大星系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它的附(fù)近没(méi)有(yǒu)任何星系存在。造(zào)成这些现象的(de)除了暗物质的(de)假说之(zhī)外，另一(yī)种可能就是人(rén)类(lèi)对引(yǐn)力的(de)理解还不够全面，引(yǐn)力(lì)很(hěn)可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式(shì)是(shì)不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理解(jiě)的方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的(de)相互作(zuò)用则是(shì)不(bù)同的方式。对(duì)于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互(hù)作用，科学(xué)家还引(yǐn)入了外部(bù)场效应的概(gài)念，指的是(shì)在数百万(wàn)光年(nián)的规模上(shàng)，巨大的质量之间会(huì)产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立(lì)，这(zhè)意味(wèi)着我们需要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此(cǐ)终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存在的(de)其他的(de)理(lǐ)论(lùn)证据(jù)，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释(shì)的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距(jù)离(lí)为37亿(yì)光年(nián)的子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互(hù)作用就(jiù)会(huì)导致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在(zài)的(de)中(zhōng)间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证它(tā)的质量区域到底是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中(zhōng)第(dì)一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片(piàn)，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看到很多(duō)星系似乎(hū)被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什(shén)么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测者(zhě)之间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大质量的东(dōng)西(xī)的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星系的(de)光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系(xì)团观测(cè)的(de)时候(hòu)，发现它的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气体被(bèi)卡在了中间，暗(àn)物质则直接通(tōng)过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上(shàng)留下(xià)了(le)各相同性(xìng)的(de)微(wēi)波辐射。其中红色的部(bù)分表(biǎo)示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示(shì)相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离后的二值图像进行连通域(yù)提取和(hé)标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看起来不应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们(men)需要的暗(àn)物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所(suǒ)需(xū)要的暗(àn)物质(zhì)比例是一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了一(yī)个简单(dān)的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存(cún)在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十(shí)种的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方式也(yě)不相同。在过(guò)去的几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻(xún)找这些看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常规物质(zhì)相互(hù)作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却(què)没(méi)有任何实(shí)质(zhì)性的发现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下(xià)1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地(dì)球上(shàng)最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器(qì)，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年都(dōu)是一样。一些科学家(jiā)认(rèn)为这可能(néng)是(shì)人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的(de)年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移(yí)动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这样(yàng)的(de)速度在穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过(guò)程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向与(yǔ)太(tài)阳环绕(rào)银(yín)河(hé)系的(de)方向是一(yī)致(zhì)的，而另(lìng)外半年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致(zhì)，这是(shì)理论上地球穿越暗(àn)物质流(liú)最(zuì)快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了(le)最(zuì)慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系(xì)的(de)平(píng)面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响这个理(lǐ)论的(de)有效(一澳币兑换多少人民币汇率，一澳币换多少人民币？xiào)性。

因此科(kē)学家认为这可以用来(lái)解释，研究人员们所观(guān)测(cè)到的周期性信号。当(dāng)然(rán)也(yě)可能有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这种年(nián)度(dù)周期信(xìn)号的差异也(yě)可(kě)能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也(yě)符合这个周期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎(hū)相同的(de)实验(yàn)室，这里(lǐ)的(de)季(jì)节与之(zhī)前(qián)的实验室正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地(dì)球穿过(guò)暗物质(zhì)流(liú)的运动特征(zhēng)和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信号(hào)，就可(kě)以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还(hái)无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的(de)望远镜，这台太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)其中一个(gè)关(guān)键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能(néng)拭目(mù)以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的(de)效应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生(shēng)命进(jìn)化的(de)一(yī)个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证实(shí)，那(nà)么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当(dāng)中的(de)暗物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中某个角落的(de)行星(xīng)上，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这样的效应(yīng)创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。一澳币兑换多少人民币汇率，一澳币换多少人民币？那么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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