宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学(xué)家们在过去(qù)的(de)几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年(nián)来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律的时(shí)候，他(tā)们就会知道(dào)，周围一(yī)定有未(wèi)知的天体通过引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过天(tiān)王星(xīng)运行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应用万(wàn)有引力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但(dàn)是这些发(fā)现(xiàn)都(dōu)是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升到(dào)星系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威(wēi)基正(zhèng)在研(yán)究(jiū)和(hé)测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨(jù)大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测(cè)量星系团的质(zhì)量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方(fāng)法，当(dāng)两种方(fāng)法结果一(yī)致，就可以确定其(qí)质(zhì)量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个星系的光度。

第(dì)二种是(shì)动(dòng)力学质量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移(yí)测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的(de)质量消失了(le)，或者说这99%的质(zhì)量并不以可(kě)见(jiàn)光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无(wú)法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的(de)过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的(de)速度比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质(zhì)量所(suǒ)产生(shēng)的引力是(shì)无法将它(tā)们束缚在星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了(le)，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力(lì)量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出了(le)这(zhè)样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它们却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们对这样的(de)一(yī)种说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hò小人得志下一句是什么意思，小人得志下一句是什么反义词u)，“暗物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系(xì)中的恒(héng)星(xīng)运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离(lí)中心(xīn)越远的恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却(què)让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是(shì)根据牛顿的(de)万有引力(lì)定律，在星系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够(gòu)大的质量来吸引它们(men)，这些外围的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方法来解释(shì)暗物(wù)质的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是(shì)测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离(lí)，以及在Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离(lí)星系中心(xīn)更远距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转速度并(bìng)不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我们的太(tài)阳系也不例(lì)外，太阳系(xì)位于银(yín)河系的(de)第三悬(xuán)臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实(shí)际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这(zhè)种向(xiàng)心加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种(zhǒng)我们看不(bù)到(dào)的物质，是(shì)这些暗(àn)物质的引力(lì)效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多(duō)的研(yán)究(jiū)人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星轨道(dào)的速度，估算在(zài)星系(xì)当中(zhōng)暗(àn)物(wù)质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科(kē)学家(jiā)们(men)发(fā)现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的(de)微小差(chà)异。另外，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一(yī)个反(fǎn)常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是(shì)星系(xì)当(dāng)中存(cún)在(zài)的恒星数量(liàng)却(què)只有银河(hé)系的千分(fēn)之一(yī)。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存在(zài)暗(àn)物质(zhì)，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细(xì)测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释(shì)的(de)。那么又(yòu)有人提出(chū)，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物(wù)质，已经被附近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另(lìng)一(yī)种可能就是人类对引力(lì)的理解还不够全面(miàn)，引力(lì)很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于(yú)在星系(xì)团(tuán)之间(jiān)的相(xiāng)互作(zuò)用，科学(xué)家还引入(rù)了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的(de)质量之(zhī)间(jiān)会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发(fā)现也让(ràng)很多人认为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结(jié)。但(dàn)是(shì)在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗物质存在的其他(tā)的(de)理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)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(xīng)系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团，它们大(dà)部分的(de)普通质(zhì)量都在星系的(de)气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰撞的(de)时候，星际(jì)气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大(dà)部(bù)分的(de)质量将位于所有这些气体所在的(de)中(zhōng)间区域。那么我们通过什么(me)来(lái)验证它的(de)质(zhì)量区域到(dào)底是不(bù)是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照(zhào)片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大(dà)的(de)形变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨(jù)大的(de)天体遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的(de)天(tiān)体可能(néng)是超大(dà)质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对(duì)子弹星系(xì)团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发生全部的(de)碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到(dào)的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了(le)引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无(wú)阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留下了各相同性的(de)微波辐(fú)射。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示(shì)温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则表示(shì)相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们(men)通(tōng)过对前(qián)景(jǐng)背景分离后的二(èr)值(zhí)图像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架(jià)，就很(hěn)好地解释了很多不同(tóng)的观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不参(cān)与任何其他(tā)的电磁(cí)作(zuò)用(yòng)，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们(men)已经提(tí)出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实(shí)验方(fāng)式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人(rén)类为了寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的实(shí)验，却没有任何(hé)实质性的(de)发现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地(dì)学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测器(qì)，一(yī)直致力于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科学家声称(chēng)观(guān)测到了(le)某种信号。经过了20多(duō)年的数(shù)据收集，人们发现了(le)一个(gè)有趣(qù)的事情(qíng)。探测率(lǜ)会(huì)在每(měi)年的6月(yuè)份达(dá)到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而且在20年当中每年都是一(yī)样(yàng)。一些科学(xué)家认为这可能是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第(dì)一个(gè)直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的(de)年度(dù)信(xìn)号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕(rào)着银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在(zài)以这(zhè)样的(de)速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的，而(ér)另(lìng)外(wài)半(bàn)年则与之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时候(hòu)，地(dì)球与太阳的方(fāng)向正好达(dá)到完全(quán)一(yī)致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况中(zhōng)，太阳小人得志下一句是什么意思，小人得志下一句是什么反义词系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不(bù)影响这(zhè)个(gè)理论的有效性。

因(yīn)此科学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年(nián)度周期(qī)信(xìn)号的差异(yì)也(yě)可(kě)能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也符(fú)合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球建立了一(yī)个(gè)几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿过暗物质流的(de)运(yùn)动特征(zhēng)和第一个(gè)实验室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如(rú)果在这(zhè)里可以(yǐ)得到(dào)相同的信(xìn)号，就可(kě)以成(chéng)为暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供(gōng)相(xiāng)应(yīng)的数据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但它(tā)的(de)宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中一个关键的(de)用途就是探(tàn)索暗(àn)物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对于探(tàn)测的结(jié)果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以(yǐ)待(dài)了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极(jí)有(yǒu)可能(néng)拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是生命(mìng)进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的(de)证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个(gè)角落(luò)的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大前提(tí)是(shì)要先找(zhǎo)到(dào)暗物(wù)质存(cún)在的(de)实(shí)际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的动力(lì)！

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