宇宙(zhòu)是(shì)“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会(huì)存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的(de)证(zhèng)据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的(de)长期实验，但是却没有发现任何(hé)的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示(shì)了(le)宇宙中天(tiān)体运动的规律(lǜ)。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发(fā)现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的(de)时候，他们就会(huì)知道(dào)，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天体通过引力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海(hǎi)王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发(fā)现(xiàn)都是应用(yòng)万有引力定(dìng)律所取得重大天文成就的(de)例(lì)子。但是这(zhè)些(xiē)发(fā)现都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升到星(xīng)系或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事(shì)情就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和测量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是一个由数(shù)千个(gè)星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被(bèi)引力束缚(fù)在一(yī)起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就(jiù)可以确(què)定(dìng)其质量的范(fàn)围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需(xū)要(yào)的(de)数据是(shì)测量各个星(xīng)系的光(guāng)度(dù)。

第(dì)二种是动(dòng)力学质量(liàng)的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测量(liàng)星系团中的各个星系相对于星系(xì)团的运动速(sù)度。当测(cè)量(liàng)结果(guǒ)出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质量(liàng)并不(bù)以(yǐ)可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很(hěn)多星系的速(sù)度(dù)比(bǐ)理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产(chǎn)生的引力是(shì)无法将它们(men)束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在(zài)起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了(le)这(zhè)样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的(de)人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系(xì)中的(de)恒星运动(dòng)。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒(héng)星在(zài)其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结果却(què)让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距(jù)离的(de)增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律，在(zài)星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一(yī)种相对(d特朗普是哪个党派的 特朗普是美国第几任uì)标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物(wù)质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射(shè)电(diàn)望远镜测量了距离星系中心更(gèng)远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太(tài)阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因很可能就(jiù)是存(cún)在着一种我们看不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物(wù)质的(de)引(yǐn)力(lì)效(xiào)应将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来(lái)越(yuè)多的研(yán)究(jiū)人(rén)员(yuán)开(kāi)始相(xiāng)信(xìn)暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现速度上的(de)微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数(shù)量却(què)只有银河系的(de)千分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家们(men)使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就是人(rén)类对引力(lì)的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的工(gōng)作方式(shì)是不同的(de)，这意味着在行星系(xì)尺度中的天(tiān)体会沿(yán)着它们的(de)轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的(de)方式运动。但是上升(shēng)到(dào)星系和(hé)星(xīng)团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大(dà)的(de)质(zhì)量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需要对(duì)现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗(àn)物质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有(yǒu)关于(yú)暗物质存在(zài)的其(qí)他的(de)理论证据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光(guāng)年的(de)子弹星系团，由两个(gè)碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)星系团(tuán)所组成，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气(qì)体(tǐ)的(de)相互作用(yòng)就会导致温度的(de)急剧升高，速度(dù)大幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部(bù)分(fēn)的质(zhì)量将(jiāng)位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体所(suǒ)在(zài)的中(zhōng)间区域。那么我们(men)通过(guò)什么来验证(zhèng)它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)传回(huí)了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可(kě)以明(míng)显地看(kàn)到很多星系似(shì)乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身(shēn)并不(bù)是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量的东西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能(néng)是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的时候，发(fā)现它的大(dà)质量区(qū)域(yù)并不是在(zài)中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所以最好的解(jiě)释方(fāng)法就是当星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时，可被观(guān)测到的(de)质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力(lì)透(tòu)镜(jìng)研究(jiū)也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有万分(fēn)之(zhī)一。

科学家(jiā)们通过对(duì)前(qián)景背(bèi)景分离后的二值图(tú)像(xiàng)进行连通域提取和标记之(zhī)后发(fā)现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这样的，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(qǐ)来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约(yuē)是(shì)普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与(yǔ)解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理论框架，就很(hěn)好(hǎo)地(dì)解释(shì)了很多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们不参与任何其(qí)他的电(diàn)磁(cí)作用，只通(tōng)过(guò)引(yǐn)力来(lái)相互作(zuò)用。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种粒(lì)子的存(cún)在(zài)，就相当于(yú)找到了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经提(tí)出了数十(shí)种(zhǒng)的假想目(mù)标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不(bù)同的目(mù)标粒(lì)子所需(xū)要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这(zhè)些看不(bù)见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎(hū)不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行了(le)超(chāo)过50次(cì)的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大(dà)利的(de)格兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下(xià)1400米处的(de)地下(xià)矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏(cáng)着地(dì)球(qiú)上最大的(de)地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高的(de)探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的(de)周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号(hào)。经过(guò)了20多年的(de)数(shù)据收集(jí)，人们发(fā)现了一(yī)个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些(xiē)科(kē)学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直(zhí)接证据(jù)。

但(dàn)是为什么暗物质(zhì)会产生(shēng)周期性(xìng)的(de)年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以这(zhè)样的(de)速度在(zài)穿越着(zhe)暗物质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相(xiāng)应(yīng)的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外半年(nián)则与之(zhī)相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿越暗物(wù)质流(liú)最快(kuài)的时(shí)段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对(duì)银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此特朗普是哪个党派的 特朗普是美国第几任(cǐ)科(kē)学(xué)家认为(wèi)这可以用来解释，研究(jiū)人员们(men)所观测(cè)到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种年度(dù)周期信号的差(chà)异也(yě)可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大(dà)利游客的数量也符合(hé)这个(gè)周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又(yòu)在(zài)南半球(qiú)建立了一(yī)个几(jǐ)乎相同的(de)实验室(shì)，这(zhè)里的季节(jié)与之前(qián)的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验(yàn)室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存(cún)在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽视场仪器提(tí)供的(de)视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我(wǒ)们(men)只能(néng)拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质存在，特朗普是哪个党派的 特朗普是美国第几任它们极(jí)有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个(gè)重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不(bù)会意味着(zhe)人(rén)类并不孤(gū)单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是(shì)我更新的动(dòng)力！

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