宇宙是“人为制造”的(de)？为何会(huì)存在科学(xué)无法(fǎ)解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人(rén)类(lèi)为了寻(xún)找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过去(qù)的几十年当中进行了(le)超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何(hé)的(de)有效证据。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些天体运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律的时候，他(tā)们就会知(zhī)道，周(zhōu)围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王星的(de)存在(zài)。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的发(fā)现都是(shì)应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取得重大(dà)天文成(chéng)就(jiù)的例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升(shēng)到(dào)星系或者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就开始变(biàn)得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家(jiā)弗(fú)里茨(cí)兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这(zhè)是一个(gè)由数千个星(xīng)系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团(tuán)，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的(de)质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第(dì)一(yī)种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是(shì)测量各(gè)个星系(xì)的(de)光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系(xì)团中的各个星系相对(duì)于星系(xì)团的(de)运动速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见光的(de)形式所(suǒ)存在，我们(men)无(wú)法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的(de)运动学(xué)定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无(wú)法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它(tā)们(men)早就应该被抛出(chū)星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来(lái)源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可(kě)见的暗质，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它们(men)却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝(jué)大(dà)部分的质(zhì)量。只是当时(shí)的人们对这样的(de)一(yī)种说法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来(lái)说，距离中(zhōng)心(xīn)越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上的运行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观(guān)测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这种现象，科(kē)学家们会(huì)使用(yòng)一种相对标准的(de)方法来解释暗(àn)物(wù)质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质(zhì)的力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望(wàng)远镜测(cè)量(liàng)了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符(fú)合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距(jù)离银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系(xì)正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的(de)速度围绕(rào)银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么(me)产生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越(yuè)来越多(duō)的研究(jiū)人员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道(dào)的速(sù)度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并(bìng)不(bù)是唯(wéi)一可以解释这个现象的(de)原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没(méi)有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个(gè)反(fǎn)常(cháng)的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒星数(shù)量却(què)只有银河系(xì)的(de)千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分(fēn)崩离析。但是科(kē)学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其(qí)进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后(hòu)，发现星系(xì)中的恒星(xīng)运动是(shì)可以用正常的物质和(hé)力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它(tā)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(wù)质的(de)假说(shuō)之(zhī)外(wài)，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的(de)理解还不够全(quán)面，引力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度空(kōng)间(jiān)中的工作方式(shì)是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星(xīng)团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作(zuò)用则是不同的(de)方式。对(duì)于(yú)在(zài)星系团之间的相(xiāng)互作(zuò)用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部场效应的(de)概(gài)念，指的是(shì)在数(shù)百万光年的(de)规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很(hěn)多(duō)人认为暗物(wù)质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗(àn)物质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用(yòng)就(jiù)会导致温度(dù)的(de)急剧(jù)升(shēng)高，速度(dù)大(dà)幅降低(dī)。所(suǒ)以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)大部分的质量将位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过(guò)什么(me)来验证它的质(zhì)量区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照(zhào)片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸(shēn)产(chǎn)生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问(wèn)题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的(de)观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的(de)东西的引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲(qū)。这(zhè)个(gè)现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是(shì)超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测(cè)的时(shí)候，发(fā)现它的大质量区(qū)域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡在了(le)中(zhōng)间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的(de)引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的(de)理(lǐ)论证据。

除此之外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可(kě)见(jiàn)光(guāng)终于可(kě)以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的微(wēi)波(bō)辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相对较冷的(de)区域，但实际上它(tā)们之间的(de)温(wēn)差(chà)只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分(fēn)离(lí)后(hòu)的二(èr)值图(tú)像进行连通域提(tí)取和标(biāo)记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质(zhì)，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射的(de)测(cè)量值(zhí)，我(wǒ)们(men)需要的暗物质大约是(shì)普通物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的暗(àn)物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的(de)理论框架，就很好地解(jiě)释(shì)了很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而(ér)暗物质(zhì)的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类(lèi)型的(de)粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于找到了暗(àn)物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经提出了数(shù)十(shí)寄养猫咪一个月多少钱，长期寄养宠物多少钱一个月寄养猫咪一个月多少钱，长期寄养宠物多少钱一个月span>种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不(bù)同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验(yàn)方(fāng)式也不(bù)相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进(jìn)行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的(de)发(fā)现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地(dì)学(xué)实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三层楼高(gāo)的(de)探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经(jīng)过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情(qíng)。探测率会在每年的(de)6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第(dì)一(yī)个(gè)直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银(yín)河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度(dù)在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流(liú)，这个过程中会(huì)产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的(de)时间，地(dì)球围(wéi)绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论上地(dì)球(qiú)穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的(de)时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢(màn)值(zhí)。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河(hé)系(xì)的平面呈(chéng)现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不(bù)影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种年度周期信号的差(chà)异也(yě)可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游客的数量也符合这(zhè)个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之前(qián)的实验(yàn)室(shì)正(zhèng)好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验(yàn)室是一(yī)样的(de)。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里可以得(dé)到相同的信号(hào)，就(jiù)可(kě)以成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是(shì)由于这(zhè)个实(shí)验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器(qì)提(tí)供的视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼(màn)太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有可能拥有另(lìng)一(yī)种神秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生(shēng)命进(jìn)化的一(yī)个重要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进(jìn)一步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不(bù)会意(yì)味着人类并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通过这样(yàng)的效(xiào)应创造(zào)生(shēng)命。当(dāng)寄养猫咪一个月多少钱，长期寄养宠物多少钱一个月然，这些推论的(de)大前(qián)提(tí)是要先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更新的动(dòng)力！

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