宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家(jiā)们在过(guò)去的几(jǐ)十年当中(zhōng)进(jìn)行了(le)超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的(de)有效证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表了万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示了(le)宇宙中天体运动的(de)规律。往后的几百年来，当天(tiān)文(wén)学家们(men)发现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出(chū)现异(yì)常，不符合(hé)万有引力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未(wèi)知的天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨道的(de)异(yì)常，推算并且发(fā)现了海王(wáng)星的(de)存在。另(lìng)外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发(fā)现都(dōu)是在(zài)恒星(xīng)系(xì)统(tǒng)的尺度(dù)当中(zhōng)，可(kě)当我们(men)上(shàng)升到(dào)星系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系(xì)团的质量。这(zhè)是一(yī)个由数千个(gè)星系所组成的(de)巨大(dà)星系团(tuán)，这些星(xīng)系被引力束缚在(zài)一起(qǐ)。测量星系团的质(zhì)量(liàng)一般会使(shǐ)用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是(shì)获(huò)得其"光度学的质量"，需(xū)要的数(shù)据是测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星(xīng)系相对(duì)于星系团(tuán)的运动(dòng)速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威基(jī)发(fā)现(xiàn)星系团中很多星系的速度(dù)比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可(kě)见星系(xì)的质量所(suǒ)产生(shēng)的引(yǐn)力(lì)是无法将它们(men)束(shù)缚在(zài)星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神(shén)秘的(de)力(lì)量(liàng)在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源于(yú)某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基(jī)提出了这(zhè)样部分不可(kě)见的暗(àn)质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反(fǎn)射(shè)光(guāng)，但是它们(men)却占据(jù)着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当时的(de)人(rén)们(men)对这样的(de)一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在(zài)观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论(lùn)上来(lái)说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让(ràng)人(rén)感到不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离(lí)的增(zēng)加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据(jù)牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科(kē)学家们会(huì)使用一种相对标准的(de)方法(fǎ)来解(jiě)释(shì)暗(àn)物质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量(liàng)星(xīng)系当中(zhōng)气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的(de)结果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质的力量进入其中。

于(yú)是科(kē)学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系中(zhōng)心更远距离的(de)氢元(免费的播放器有哪个，在哪里看最新电影免费yuán)素，发(fā)现它们(men)的旋转速(sù)度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们(men)的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于(yú)银河系的第(dì)三悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算(suàn)，太阳(yáng)系的(de)运(yùn)行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种向心(xīn)加(jiā)速度的原(yuán)因很可能(néng)就是存(cún)在(zài)着一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时(shí)开始(shǐ)，越来(lái)越多(duō)的研(yán)究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗(àn)物质的质量占整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一(yī)可以解释这个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学(xué)家们(men)发现，几乎没(méi)有引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学家还发(fā)现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不(bù)多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒星数(shù)量却(què)只有银河系的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但是科学(xué)家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进(jìn)行了(le)40个小时(shí)的(de)详细测量之后，发现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力(lì)学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能(néng)就是(shì)人类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不够全面，引力很(hěn)可(kě)能(néng)在不(bù)同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作(zuò)方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们(men)所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升到星(xīng)系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互(hù)作(zuò)用则是(shì)不(bù)同的方式。对(duì)于(yú)在星系团之间的(de)相(xiāng)互作用，科(kē)学家(jiā)还引入了(le)外部场效应的概念，指的是(shì)在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的(de)效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味着(zhe)我们需要对现(xiàn)在的物(wù)理(lǐ)定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗(àn)物(wù)质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质(zhì)存在的其他的(de)理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的(de)气体(tǐ)当中(zhōng)。当(dāng)星(xīng)团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星际气(qì)体的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们(men)通过什么来验证它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很多(duō)星(xīng)系似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了(le)什么问(wèn)题，而是(shì)这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质(zhì)量的(de)东西(xī)的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光(guāng)都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个(gè)巨大的天体可能(néng)是超(chāo)大质量的黑洞或者(zhě)是暗(àn)物(wù)质。

所(suǒ)以当人们对子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团(tuán)观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是(shì)在(zài)两侧。所以最好的解释(shì)方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是免费的播放器有哪个，在哪里看最新电影免费当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质则(zé)直接(jiē)通过了这个区域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团的引力透(tòu)镜研究也被认为(wèi)是暗物质(zhì)存在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终于可(kě)以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射(shè)。其(qí)中红(hóng)色的部分表示(shì)温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对较(jiào)冷的区(qū)域，但实际上它们之(zhī)间的温差(chà)只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二值图像进(jìn)行连(lián)通域提(tí)取和(hé)标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图(tú)形看起来(lái)不(bù)应该是这样的，而随着暗物(wù)质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的(de)幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们(men)需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释(shì)星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何其他(tā)的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提(tí)出了数十(shí)种(zhǒng)的假(jiǎ)想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些不同的(de)目标(biāo)粒子所(suǒ)需(xū)要的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相(xiāng)互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超(chāo)过(guò)50次的(de)实(shí)验，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学(xué)实验室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过(guò)了20多年的(de)数据收(shōu)集(jí)，人们发现了一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为(wèi)这可(kě)能是(shì)人类(lèi)发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕着银河(hé)系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意(yì)味着我(wǒ)们(men)也在以这样的速度(dù)在(zài)穿越着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕(rào)银河系(xì)的方向是(shì)一致的(de)，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完全一致，这是(shì)理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快(kuài)的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平(píng)面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜(xié)，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效(xiào)性(xìng)。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用(yòng)来解释，研(yán)究人员(yuán)们(men)所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异(yì)也可能是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎相同的(de)实(shí)验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物(wù)质(zhì)流的(de)运动特征和第一个(gè)实(shí)验室是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可(kě)以得(dé)到(dào)相同的信号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成(chéng)不(bù)久(jiǔ)，所(suǒ)以(yǐ)截至(zhì)目前还无法(fǎ)提供相应的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器(qì)提(tí)供的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结(jié)果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实(shí)验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中心的科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的(de)效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一(yī)理(lǐ)论(lùn)得到进一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质(zhì)会不(bù)会(huì)意味着人类并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物质存(cún)在的实际证据。那(nà)么(me)小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点(diǎn)赞(zàn)，你(nǐ)的支持是我更新的动(dòng)力！

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