宇(yǔ)宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何会存在科(kē)学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什(shén)么？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去的(de)几十(shí)年(nián)当中进行了(le)超过50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭(jiē)示(shì)了(le)宇宙中天体运动的(de)规律。往后的(de)几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学(xué)家们发现某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道(dào)出(chū)现异常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律的(de)时候，他们(men)就会知道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动(dòng)它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异(yì)常，推算并且发现了海王星的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是(shì)这些(xiē)发(fā)现都是在(zài)恒星系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究和测(cè)量后发(fā)星(xīng)系团(tuán)的质量。这(zhè)是一个(gè)由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测(cè)量星系团的(de)质量一(yī)般会使用到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的(de)范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据是测(cè)量各个(gè)星系(xì)的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是(shì)动力学质量的(de)计算，是利用光(guāng)谱红移测量(liàng)星系(xì)团中的(de)各个(gè)星系(xì)相对于星系团的运(yùn)动速(sù)度。当测量结(jié)果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们(men)无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的(de)速度比理论(lùn)上(shàng)要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力是无(wú)法将(jiāng)它们束缚在星系团内(nèi)的(de)，它们(men)早就应该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外(wài)了(le)，除非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出(chū)了这样部分不可(kě)见的(de)暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量。只是当时的(de)人们对这样的(de)一种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词(cí)才(cái)再一(yī)次(cì)出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，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。但是他们(men)观测的(de)结果却让人感(gǎn)到不(bù)可(kě)思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速(sù)度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当(dāng)中往事不堪回首月明中什么意思解释，往事不堪回首月明中下一句是什么了。基于这(zhè)种现象，科(kē)学家们会使用一种(zhǒng)相对标(biāo)准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物(wù)质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力(lì)量进入(rù)其中。

于是科学家(jiā)们通过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距离星系(xì)中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位(wèi)于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离(lí)银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的(de)速度围绕(rào)银河系(xì)旋转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度(dù)，那么(me)产生以上这种向心加速(sù)度的(de)原(yuán)因很可能(néng)就是存在着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人(rén)员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学(xué)家根据(jù)星系外恒(héng)星(xīng)轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质(zhì)的质(zhì)量(liàng)占整(zhěng)个(gè)星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系不多(duō)，但是星系当中(zhōng)存在的(de)恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的(de)望远镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时(shí)的详细测(cè)量之后，发现星(xīng)系中的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正常的物质(zhì)和力学(xué)定律来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被(bèi)附近的(de)另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力(lì)的(de)理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作用则(zé)是不同的(de)方(fāng)式。对(duì)于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了外(wài)部场效应的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光年的(de)规模上(shàng)，巨大的(de)质量之间(jiān)会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味(wèi)着我们(men)需要对(duì)现在的(de)物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终(zhōng)结(jié)。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存在的其他(tā)的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的(de)普通(tōng)质量都在(zài)星系(xì)的(de)气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量(liàng)将位于(yú)所(suǒ)有这(zhè)些气(qì)体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什(shén)么(me)来验(yàn)证它(tā)的质量区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在(zài)照(zhào)片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本(běn)身(shēn)并不是(shì)真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出(chū)了(le)什么问题，而(ér)是这样极(jí)遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者(zhě)之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的东西的(de)引力(lì)，会使身后更遥远星(xīng)系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团观测的(de)时候(hòu)，发现(xiàn)它的(de)大质量区域并不是在(zài)中间，而是(shì)在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释方法就是(shì)当星团发生(shēng)全(quán)部的(de)碰撞时(shí)，可(kě)被观测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质(zhì)则直接(jiē)通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也(yě)被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分(fēn)表示温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则(zé)表示(shì)相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们(men)通过对前(qián)景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看(kàn)起来不应(yīng)该是这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物(wù)质的(de)增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐(fú)射的(de)测(cè)量值，我们需(xū)要的暗(àn)物质大(dà)约是普通物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字(zì)与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运动所需要(yào)的暗(àn)物质比例是一(yī)致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了一个(gè)简单的(de)理论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来(lái)相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的(de)实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科(kē)学家(jiā)们(men)已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需(xū)要的(de)实验(yàn)方(fāng)式也(yě)不相同。在过去(qù)的几十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找(zhǎo)这些(xiē)看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作用的(de)“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利(lì)的(de)格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下(xià)矿(kuàng)井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上最大的地学(xué)实验(yàn)室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高的探测(cè)器，一直致(zhì)力(lì)于(yú)寻找暗物(wù)质(zhì)粒子的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据(jù)收集，人们发现(xiàn)了(le)一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的6月(yuè)份(fèn)达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认为这可能(néng)是(shì)人(rén)类发(fā)现(xiàn)暗(àn)物质的第一个(gè)直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么(me)暗物质(zhì)会(huì)产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的(de)速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳(yáng)的(de)方(fāng)向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的(de)时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质(zhì)流最快的时(shí)段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达(dá)到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实(shí)际(jì)的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可以用来解释，研(yán)究人员们所观测(cè)到(dào)的周期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也(yě)可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大(dà)利游(yóu)客的数(shù)量也符合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又在南半球建立了一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这里的季(jì)节与(yǔ)之前的实(shí)验室正好相反，而在(zài)这里，地球穿(chu往事不堪回首月明中什么意思解释，往事不堪回首月明中下一句是什么ān)过暗(àn)物质(zhì)流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的(de)非常有力的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截至目(mù)前(qián)还无法提供相(xiāng)应的(de)数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但(dàn)它的(de)宽视场仪器提供的视(shì)野(yě)是(shì)哈(hā)勃红外(wài)仪(yí)器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途(tú)就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒(lì)子天体物理中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们(men)极(jí)有可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说(shuō)是(shì)生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的证实(shí)，那(nà)么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)某(mǒu)个角落的(de)行星上，暗物质正在(zài)通过这样的(de)效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这(zhè)些(xiē)推(tuī)论的大(dà)前提是(shì)要(yào)先找到(dào)暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。那(nà)么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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