宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为(wèi)何会存(cún)在科(kē)学无(wú)法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们在过去的几十(shí)年当中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何(hé)的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年(nián)来，当天(tiān)文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知(zhī)的(de)天体(tǐ)通过(guò)引(yǐn)力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天(tiān)王星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推算并且发(fā)现了(le)海王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力定律所取得重大(dà)天文成就的例(lì)子。但是这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)都是在(zài)恒星系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物(wù)理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量(liàng)后发星系(xì)团的(de)质量(liàng)。这是一个(gè)由数(shù)千个星(xīng)系所组成的巨大(dà)星(xīng)系(xì)团，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚(fù)在一起。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获得其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动(dòng)力学质(zhì)量的计(jì)算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量星系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系(xì)团的(de)运动(dòng)速度。当测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻底懵(měng)了(le)，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在(zài)测(cè)量速度的(de)过程中，兹威(wēi)基(jī)发(fā)现星系团(tuán)中(zhōng)很多星系的速度(dù)比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的(de)引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们(men)早就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这(zhè)个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒星运动(dòng)。理论(lùn)上(shàng)来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在(zài)星系当(dāng)中如果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一种相对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的存在(zài)，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴(zhóu)上气(qì)体的(de)旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于是(shì)科学家们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测量了(le)距(jù)离(lí)星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发(fā)现它们(men)的旋转速度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河(hé)系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行(xíng)速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速(sù)度远远(yuǎn)大于(yú)理论(lùn)速(sù)度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的(de)原(yuán)因很可能(néng)就是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚(jù)集在(zài)了一(yī)起。

也(yě)是从这时(shí)开(kāi)始(shǐ)，越来(lái)越多的研究(jiū)人(rén)员开(kāi)始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科(kē)学(xué)家根据星系(xì)外恒星轨道的速度(dù)，估算在(zài)星系当中暗物(wù)质的质量占整(zhěng)个星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们(men)发现，几乎(hū)没有引力效(xiào)应的(de)遥远恒星之间，也会出现速度上的(de)微(wēi)小差异(yì)。另外(wài)，天文学(xué)家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有(yǒu)银河系的(de)千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先进(jìn)的望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量之(zhī)后(hòu)，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也(yě)许该(gāi)星(xīng)系(xì)的(de)暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的另一(yī)个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可(kě)能(néng)就(jiù)是人(rén)类对引力的理解还不(bù)够全面(miàn)，引力很可(kě)能在不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的(de)轨道，按(àn)照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升到星系(xì)和星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作(zuò)用则是(shì)不(bù)同(tóng)的方式。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概(gài)念，指的是(shì)在数百万光年的规(guī)模(mó)上，巨大的质量之间会(huì)产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的(de)效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物(wù)理定律进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的(de)其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论(lùn)所(suǒ)没法解释(shì)的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿(yì)光年的(de)子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部(bù)分的普通质(zhì)量都(dōu)在(zài)星系的(de)气体当(dāng)中(zhōng)。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用(yòng)就会导致温度的急(jí)剧升高(gāo)，速度大(dà)幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的(de)质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域。那么我们(men)通过什么(me)来验(yàn)证它的质量区域(yù)到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎(hū)被拉(lā)伸(shēn)产(chǎn)生(shēng)了(le)巨大(dà)的形变。其(qí)实这些(xiē)星系本身(shēn)并不(bù)是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和我们(men)地球上(shàng)的(de)观(guān)测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东(dōng)西的引力(lì)，会(huì)使身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗(àn)物(wù)质。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是(shì)在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧(cè)。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并(bìng)在(zài)两边(biān)形成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了(le)。经过了(le)130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色的部(bù)分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它(tā)们之(zhī)间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离(lí)后(hòu)的二值图像进行连通(tōng)域(yù)提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当(dāng)中没(méi)有(yǒu)暗物质，图(tú)形看(kàn)起来不(bù)应该是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质(zhì)的增加，一(yī)些峰值的幅(fú)度会(huì)减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是(shì)普通(tōng)物质(zhì)的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要(yào)的(de)暗物质(zhì)比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的(de)理论框架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不参与任何其(qí)他的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以(yǐ)如果能(néng)够找到这(zhè)种粒子(zi)的存(cún)在(zài)，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物(wù)质存在(zài)的(de)实际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提出了(le)数十(shí)种的(de)假(jiǎ)想目(mù)标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒(lì)子所需要的实验方式也(yě)不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实(shí)验，却(què)没(méi)有任何实质(zhì)性的发(fā)现，除了(le)一(yī)个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上(shàng)最(zuì)大的地学(xué)实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。进退维谷的意思解释，进退维谷的意思和造句>

自1997年以来，这(zhè)里的科学(xué)家(jiā)声(shēng)称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到(dào)最低(dī)，而且(qiě)在20年当(dāng)中每(měi)年都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这可能(néng)是(shì)人(rén)类发现(xiàn)暗物质的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性的年度信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行(xíng)移动，那么如果暗物(wù)质存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河(hé)系的方(fāng)向是一致的(de)，而(ér)另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致(zhì)，这是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质(zhì)流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来(lái)解(jiě)释(shì)，研(yán)究人员们所(suǒ)观测到的周期性(xìng)信(xìn)号(hào)。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期信号的(de)差(chà)异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客(kè)的(de)数(shù)量也符(fú)合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第(dì)一个实验(yàn)室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由(yóu)于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的(de)主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其(qí)中一(yī)个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于探测的(de)结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭(shì)目(mù)以待了。费(fèi)米实(shí)验室(shì)粒子天体(tǐ)物(wù)理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有(yǒu)另一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步的证实(shí)，那(nà)么遍(biàn)布(bù)宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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