宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在(zài)科学(xué)无法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什(shén)么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的(de)证(zhèng)据(jù)，科学家(jiā)们在过去的(de)几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是(shì)却没有发现任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当天(tiān)文学(xué)家们(men)发现(xiàn)某些天体运(yùn)行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律的(de)时(shí)候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未知的天体通过(guò)引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王(wáng)星运行(xíng)轨道的(de)异(yì)常，推算并且发现了(le)海(hǎi)王星的存(cún)在(zài)。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的(de)发现(xiàn)都是(shì)应用万(wàn)有引力定律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但(dàn)是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到(dào)星系(xì)或者是星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量(liàng)一般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是(shì)获(huò)得其"光度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的计(jì)算，是利用光谱红移(yí)测(cè)量星系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的(de)运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所存在(zài)，我们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速(sù)度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现星系(xì)团中很多(duō)星系的速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所(suǒ)产生(shēng)的(de)引力是无法将它们(men)束缚(fù)在星系团内的(de)，它(tā)们(men)早就(jiù)应该(gāi)被抛出星系(xì)团(tuán)之外(wài)了，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发(fā)散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这样的(de)一(yī)种说法不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒(héng)星(xīng)运动。理论(lùn)上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星(xīng)在(zài)其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是(shì)他们(men)观测的结果却让人感(gǎn)到(dào)不可(kě)思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持(chí)不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当(dāng)中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量(liàng)星(xīng)系(xì)当(dāng)中气(qì)体(tǐ)在(zài)X轴上距离(lí)星系(xì)中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出(chū)现异常(cháng)的结(jié)果，就(jiù)认为(wèi)是(shì)由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通过射电(diàn)望(wàng)远镜测量了距离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心更远(yuǎn)距离(lí)的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第(dì)三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行(xíng)计(jì)算，太(tài)阳系(xì)的(de)运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向心加速(sù)度的原因很可能就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效应(yīng)将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人(rén)员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估算在(zài)星系当中暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个星(xīng)系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这(zhè)个(gè)现象(xiàng)的原因(yīn)。在一(yī)项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的(de)遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银河系不多(duō)，但是星系(xì)当中存(cún)在的恒(héng)星(xīng)数量却只有银河系(xì)的(de)千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须(xū)存在(zài)暗物(wù)质，否则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先进的望远镜对(duì)其进行(xíng)了40个(gè)小时(shí)的详细(xì)测量(liàng)之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的(de)物质(zhì)和力学定律来解(jiě)释的(de)。那(nà)么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它的(de)附近没(méi)有任何(hé)星系存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外(wài)，另(lìng)一(yī)种可能就是人类(lèi)对引(yǐn)力的理解还(hái)不够全面，引力很(hěn)可(kě)能(néng)在不同尺度(dù)空(kōng)间中的工(gōng)作方式是不同的(de)，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会沿着它们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但(dàn)是上升到(dào)星系(xì)和星(xīng)团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则是不同(tóng)的方(fāng)式。对(duì)于在星(xīng)系团之间(jiān)的(de)相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间(jiān)会(huì)产生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让(ràng)很(hěn)多人认(rèn)为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德(dé)理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部(bù)分的普通质量都在星(xīng)系(xì)的(de)气体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致温(wēn)度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系团(tuán)大部分(fēn)的质量将位(wèi)于(yú)所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们(men)通过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域(yù)到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传(chuán)回(huí)了(le)宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们(men)可(kě)以明显地看到很(hěn)多(duō)星(xīng)系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是(shì)真的(de)被扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而(ér)是这(zhè)样极(jí)遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一个(gè)质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大质量的东西的(de)引力，会使身后更(gèng)遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大(dà)的天体(tǐ)可(kě)能是超(chāo)大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它(tā)的大(dà)质量(liàng)区(qū)域并不是在(zài)中间(jiān)，而(ér)是(shì)在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通(tōng)过了这(zhè)个(gè)区域，并在(zài)两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的(de)迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于(yú)可以畅通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了(le)130多亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离(lí)后的二值图像进行连通(tōng)域提取和标记之后发(fā)现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的(de)幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物(wù)质(zhì)大(dà)约(yuē)是普(pǔ)通物质的(de)5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所需要(yào)的暗物质比例(lì)是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不同的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种类(lèi)型(xíng)的粒(lì)子，它们(men)不参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力来(lái)相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物质存在的(de)实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么(me)？科学(xué)家们已经(jīng)提(tí)出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而(ér)要(yào)寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验(yàn)方(fāng)式也(yě)不相(xiāng)同。在过去(qù)的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经进行了(le)超过50次(cì)的实验(yàn)，却(què)没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一(yī)个(gè)地(dì)方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高(gāo)的探测器，一(yī)直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学家声称(chēng)观测到(dào)了(le)某种信(xìn)号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类发(fā)现暗物质(zhì)的第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度(dù)信号呢？刚张歆艺袁弘为什么离的婚，张歆艺和袁弘离婚了吗(gāng)才我们讲了(le)太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我们(men)也(yě)在以这样(yàng)的速度在(zài)穿(chuān)越着暗物(wù)质流(liú)，这个过(guò)程中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行(xíng)旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗物质流(liú)最快的(de)时(shí)段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太(tài)阳系相对(duì)银(yín)河系的平面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用(yòng)来解释(shì)，研究(jiū)人(rén)员们所观测到的周期性(xìng)信号。当然(rán)也可能(néng)有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客的数量也(yě)符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流(liú)的(de)运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为暗物(wù)质所存在(zài)的非(fēi)常有力的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个(gè)实(shí)验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提(tí)供相应的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台(tái)新(xīn)的望(wàng)远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天体物理中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效应(yīng)，会支(zhī)持(chí)宇宙当中生命(mìng)的(de)诞生，或(huò)者说(shuō)是生命(mìng)进化的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不(bù)会意味(wèi)着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的(de)效(xiào)应创造生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前提(tí)是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到(dào)底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的(de)动(dòng)力！

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