宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为何会存(cún)在科学无法解(jiě)释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什么(me)？人类为了(le)寻找暗物(wù)质存在的证(zhèng)据，科学家们在过(guò)去的几(jǐ)十年当中进行了超过(guò)50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个(gè)地(dì)方，在(zài)1687年出版的(de)自(zì)然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克(kè)牛(niú)顿(dùn)发表了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在(zài)摄动它(tā)的轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星运行轨道(dào)的(de)异常(cháng)，推算(suàn)并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都是应用(yòng)万有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或(huò)者(zhě)是星团(tuán)的(de)尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异(yì)了(le)。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学(xué)家弗里茨(cí)兹威(wēi)基正(zhèng)在研(yán)究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由数(shù)千个(gè)星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测量星(xīng)系团(tuán)的质量一般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可(kě)以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个(gè)星(xīng)系的光度。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系(xì)团的(de)运(yùn)动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星(xīng)系团有99%的质(zhì)量(liàng)消(xiāo)失了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这(zhè)些可(kě)见星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源(yuán)于某(mǒu)种隐形(xíng)的(de)物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提(tí)出了(le)这样部分不(bù)可见的暗(àn)质，它不发(fā)散(sàn)光(guāng)、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时(shí)的人们对(duì)这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个(gè)词才(cái)再一(yī)次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测贪嗔痴慢疑什么意思啊，贪嗔痴慢疑的对应一句仙(xiān)女座(zuò)星系(xì)中的(de)恒(héng)星运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速(sù)度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不(bù)可(kě)思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增加，恒(héng)星的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变(biàn)。可(kě)是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸(xī)引它们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学(xué)家们会使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的(de)方法来解(jiě)释暗物(wù)质的存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是(shì)测(cè)量星系(xì)当(dāng)中(zhōng)气(qì)体在(zài)X轴上(shàng)距(jù)离星系中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家(jiā)们通过射电望远镜测量(liàng)了(le)距离星系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们(men)的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银(yín)河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上(shàng)，距(jù)离(lí)银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这(zhè)种(zhǒng)向心加速度的原(yuán)因很可能就(jiù)是存(cún)在着一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质(zhì)的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的(de)研究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗(àn)物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这(zhè)个(gè)现象的(de)原因。在(zài)一项新的(de)研究当(dāng)中(zhōng)，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引(yǐn)力效应的遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会出(chū)现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一(yī)个反常(cháng)的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和(hé)银河系不(bù)多(duō)，但是(shì)星系当中存(cún)在的恒星数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的物(wù)质和(hé)力学定(dìng)律来解释的。那么又(yòu)有人提出(chū)，也(yě)许该星(xīng)系的暗物质，已经被附(fù)近的另一个(gè)大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外(wài)，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力(lì)很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的方(fāng)式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的(de)尺度，引力(lì)之(zhī)间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团之(zhī)间(jiān)的相互(hù)作用(yòng)，科(kē)学(xué)家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念(niàn)，指的是(shì)在数(shù)百(bǎi)万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们(men)需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗(àn)物质假说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的(de)理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理论所没(méi)法解释(shì)的(de)“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量都在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体(tǐ)的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是(shì)不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们(men)可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本(běn)身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么问贪嗔痴慢疑什么意思啊，贪嗔痴慢疑的对应一句题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的(de)天(tiān)体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东(dōng)西的(de)引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区(qū)域并不是在中(zhōng)间，而是(shì)在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被观(guān)测到(dào)的(de)质(zhì)量气体(tǐ)被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜(jìng)研(yán)究也(yě)被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄(qì)今为止最好的(de)理论证据。

除(chú)此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸(zhà)开始，38万年(nián)之(zhī)后，可见光终于(yú)可(kě)以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部(bù)分(fēn)表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实(shí)际上它(tā)们(men)之(zhī)间的温差(chà)只有万(wàn)分之一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提(tí)取和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变得(dé)看(kàn)起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的(de)测量(liàng)值，我(wǒ)们(men)需(xū)要的(de)暗物质(zhì)大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的(de)。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单的理(lǐ)论框架(jià)，就(jiù)很好地解释(shì)了很(hěn)多不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们(men)不(bù)参与(yǔ)任何其他的(de)电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引(yǐn)力来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家(jiā)们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方(fāng)式也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看(kàn)不(bù)见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会(huì)与常规(guī)物质相互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实(shí)验(yàn)，却没有(yǒu)任何实(shí)质性的(de)发现，除(chú)了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着(zhe)地球(qiú)上最大的地学(xué)实验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高(gāo)的探测器，一(yī)直致(zhì)力于(yú)寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的(de)数据收集，人(rén)们发现了一个(gè)有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低(dī)，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一些科(kē)学(xué)家认(rèn)为这(zhè)可能是人类发(fā)现(xiàn)暗物质(zhì)的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质(zhì)会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银河(hé)系进行(xíng)移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存(cún)在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着我们(men)也在(zài)以这样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物(wù)质(zhì)流，这(zhè)个(gè)过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年(nián)的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的(de)方向与太阳环绕(rào)银河系的(de)方(fāng)向(xiàng)是(shì)一(yī)致的，而另外半(bàn)年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到了最慢值(zhí)。尽管在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对(duì)银(yín)河系(xì)的平面呈(chéng)现(xiàn)了(le)60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释(shì)，研究人(rén)员(yuán)们所观测到(dào)的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能(néng)是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符(fú)合(hé)这(zhè)个周期(qī)的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半球(qiú)建立了(le)一个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这里的季(jì)节与之前的(de)实验室正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可(kě)以得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常有(yǒu)力的证据了。但(dàn)是由(yóu)于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供相应(yīng)的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是(shì)哈勃(bó)红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待(dài)了。费(fèi)米(mǐ)实验室(shì)粒子(zi)天贪嗔痴慢疑什么意思啊，贪嗔痴慢疑的对应一句体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们(men)极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的(de)一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一(yī)理论得到(dào)进(jìn)一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质(zhì)会(huì)不会(huì)意(yì)味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中某个(gè)角落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质正在(zài)通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论(lùn)的大(dà)前(qián)提是要先找到(dào)暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到底存(cún)不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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