宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何(hé)的有效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学(xué)数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文(wén)学家(jiā)们发(fā)现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符(fú)合万(wàn)有引力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一定有未知的(de)天体通过引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是(shì)应(yīng)用万有引力(lì)定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就的例(lì)子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统的(de)尺度当(dāng)中，可当我们上升(shēng)到星系(xì)或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，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(zhèng)在研究和(hé)测量(liàng)后发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数(shù)千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的(de)质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测(cè)量(liàng)星系团中的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无(wú)法(fǎ)看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团中很多(duō)星系的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质量所(suǒ)产生的(de)引(yǐn)力是(shì)无法将它们(men)束缚在星系团内的(de)，它们(men)早就(jiù)应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分(fēn)不可(kě)见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对(duì)这(zhè)样的一种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再(zài)一次出现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测(cè)仙女(nǚ)座(zuò)星系(xì)中的恒(héng)星(xīng)运动。理论(lùn)上来说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行速(sù)度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却让人感到不可(kě)思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系(xì)当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基(jī)于(yú)这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的(de)方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系(xì)中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力(lì)量(liàng)进入(rù)其中。

于是科学家(jiā)们(men)通过射电(diàn)望远镜测量了距离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛(niú)顿的(de)力学(xué)定律。我们的(de)太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系位于银河(hé)系(xì)的(de)第三(sān)悬(xuán)臂(bì)之上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系的运行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实(shí)际(jì)上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于(yú)理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这种向心加(jiā)速(sù)度的原因很(hěn)可(kě)能就(jiù)是(shì)存(cún)在着一(yī)种我(wǒ)们(men)看不到(dào)的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的存在(zài)。科学家根据(jù)星系外恒(héng)星(xīng)轨道的(de)速(sù)度，估算在星(xīng)系当中暗物(wù)质的质量(liàng)占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效(xiào)应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间(jiān)，也会出(chū)现速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家还发(fā)现了(le)一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系不(bù)多，但是(shì)星系(xì)当中存在的恒星数(shù)量却只有银河(hé)系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对(duì)其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系的(de)暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近(jìn)没(méi)有任何星(xīng)系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够(gòu)全面，引力很可能在不(bù)同尺度(dù)空间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道(dào)，按照(zhào)我们所理解的(de)方式运(yùn)动。但(dàn)是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的(de)尺度(dù)，引力(lì)之间的相互作用则(zé)是不(bù)同(tóng)的方式。对于在(zài)星(xīng)系团之间(jiān)的相互作用，科学家(jiā)还引入(rù)了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百(bǎi)万光年的(de)规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这意(yì)味着我们需(xū)要对现在的物(wù)理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关于暗物(wù)质存在(zài)的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的(de)相(xiāng)互(hù)作用(yòng)就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的(de)质量将位于所有这些气体所在(zài)的(de)中(zhōng)间区域(yù)。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我们(men)可(kě)以(yǐ)明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大(dà)的(de)形变。其实这(zhè)些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么(me)问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的(de)观测者(zhě)之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大质量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更(gèng)遥远(yuǎn)星系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹星系团观测的时(shí)候，发(fā)现它(tā)的大质(zhì)量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所以(yǐ)最好的解释(shì)方法就是当星团发生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接(jiē)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(xì)团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外(wài)，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上留下了各相同性的微(wēi)波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对(duì)较冷的(de)区域，但实际上它(tā)们之间的(de)温差只(zhǐ)有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景背景分离后的(de)二(èr)值图(tú)像进行连(lián)通域提取(qǔ)和(hé)标(biāo)记(jì)之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的(de)增加，一(yī)些峰值的(de)幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动所需要(yào)的(de)暗物质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简(jiǎn)单(dān)的理论(lùn)框架，就很(hěn)好(hǎo)地(dì)解释了很多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们不参与任何其(qí)他的(de)电磁(cí)作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这(zhè)种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已(yǐ)经(jīng)提(tí)出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的目(mù)标(biāo)粒子所(suǒ)需(xū)要的(de)实验方式也(yě)不相同。在过去的几十年(nián)当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规(guī)物质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们(men)已经进(jìn)行了超过(guò)50次的实验(yàn)，却(què)没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最(zuì)大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层(céng)楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科(kē)学家声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了20多年(nián)的(de)数据收集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测率会(huì)在(zài)每年的(de)6月份达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然(rán)后在(zài)11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期性的(de)年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河(hé)系进行移(yí)动，那(nà)么如果暗(àn)物(wù)质存在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)，这意(yì)味(wèi)着我们(men)也在以(yǐ)这样(yàng)的(de)速(sù)度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银(yín)河系(xì)的方(fāng)向是一致的，而另外(wài)半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时(shí)候(hòu)，地球与太(tài)阳的(de)方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管在实际(jì)的(de)情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的(de)有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成这(zhè)种年(nián)度周(zhōu)期信号的(de)差异也可(kě)能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至连意大利游客(kè)的数量(liàng)也符合这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南(nán)半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前(qián)的实验室正好相反(fǎn)，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物质流的(de)运动特(tè)征和第一(yī)个(gè)实(shí)验室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的信号，就(jiù)可(kě)以成为暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据(jù)了。但(dàn)是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会(huì)发射(shè)一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天体(tǐ)物理(lǐ)中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或(huò)者说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这(zhè)一(yī)理论得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应(yīng)创造生命。当然，这些推论(lùn)的(de)大前(qián)提是要先找到暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢(ne)？喜欢请(qǐng)点(diǎn10002是什么电话啊 10002是哪个学校代码)赞，你(nǐ)的支(zhī)持是(shì)我(wǒ)更新的动力(lì)！

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