宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了(le)寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家们在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出版的自(zì)然(rán)哲(zhé)学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨道(dào)出现异(yì)常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周(zhōu)围一定有未知的(de)天体通过引力在(zài)摄(shè)动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天(tiān)王(wáng)星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得(dé)重大天(tiān)文成(chéng)就(jiù)的例(lì)子。但是(shì)这些发(fā)现(xiàn)都是在恒(héng)星(xīng)系统的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们(men)上升到星(xīng)系或者是星团的(de)尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和测(cè)量后(hòu)发星系(xì)团的质量。这(zhè)是(shì)一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚在(zài)一起(qǐ)。测(cè)量(liàng)星系(xì)团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

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

第(dì)二种是动力学质量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各(gè)个星(xīng)系(xì)相对于星系团的运动速(sù)度。当测量(li纯银手镯品牌排行榜前十名，中国纯银首饰十大品牌àng)结果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系(xì)团有99%的(de)质(zhì)量(liàng)消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过(guò)程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系团中很多星系(xì)的速度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠(kào)这些可(kě)见星系的(de)质量所产生(shēng)的(de)引力是无法将(jiāng)它(tā)们(men)束(shù)缚在(zài)星系团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛(pāo)出星(xīng)系团之外了，除(chú)非有一种神(shén)秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基提出了(le)这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和(hé)肯特福(fú)特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒(héng)星在其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人感到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增(zēng)加，恒(héng)星(xīng)的旋转速(sù)度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够(gòu)大的质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的(de)恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一(yī)种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测(cè)量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴上距(jù)离星系中(zhōng)心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出(chū)现异常的结(jié)果，就(jiù)认为(wèi)是(shì)由暗物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通过(guò)射电望远镜测量(liàng)了距离星系中心更远(yuǎn)距(jù)离的(de)氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第(dì)三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力(lì)定(dìng)律进行计算，太阳系(xì)的(de)运行速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向(xiàng)心加(jiā)速度(dù)的原因很可能就是存(cún)在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到(dào)的(de)物质，是这(zhè)些暗物质的引(yǐn)力(lì)效(xiào)应(yīng)将星系聚集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物质的存(cún)在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质(zhì)量占整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是(shì)唯一可(kě)以解(jiě)释这个现象(xiàng)的原(yuán)因(yīn)。在一(yī)项新的研究当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不多(duō)，但(dàn)是星系当(dāng)中存在的恒(héng)星数量却只有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该(gāi)星(xīng)系必须存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的详细(xì)测(cè)量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用(yòng)正(zhèng)常的物质(zhì)和力学(xué)定律来(lái)解(jiě)释(shì)的。那么又有人(rén)提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另(lìng)一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造成这些现象(xiàng)的除(chú)了(le)暗物(wù)质的假说之(zhī)外(wài)，另一(yī)种可(kě)能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但(dàn)是上升到星系和(hé)星团的尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互作用则(zé)是不(bù)同的方式。对于在星系团之间的(de)相互作用(yòng)，科学(xué)家还引入了外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光(guāng)年(nián)的规(guī)模上，巨(jù)大的质量之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在(zài)的其(qí)他的理论证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据(jù)是(shì)蒙德(dé)理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的(de)子弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部(bù)分的普通质(zhì)量都在(zài)星系(xì)的气(qì)体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰(pèng)撞(zhuàng)之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部分的质量(liàng)将位(wèi)于(yú)所有这些气体所在(zài)的中间区域。那(nà)么我们(men)通(tōng)过什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不(bù)是集(jí)中在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的(de)高清(qīng)照(zhào)片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系(xì)本(běn)身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的(de)观测者之间(jiān)。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东(dōng)西的引力，会(huì)使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的(de)天体可能是(shì)超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹(dàn)星系团观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大(dà)质(zhì)量区域并不是(shì)在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质(zhì)量(liàng)气体(tǐ)被卡在(zài)了(le)中(zhōng)间，暗(àn)物(wù)质(zhì)则直接(jiē)通过(guò)了这个区域，并在(zài)两(liǎng)边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在(zài)的迄(qì)今(jīn)为止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上留(liú)下(xià)了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其中红色(sè)的(de)部(bù)分表示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较(jiào)冷的区域(yù)，但实际(jì)上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们(men)通(tōng)过对前景背(bèi)景分离后的二值(zhí)图(tú)像进行(xíng)连通域(yù)提取和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随(suí)着暗物(wù)质的增加(jiā)，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大(dà)约是普(pǔ)通(tōng)物质的(de)5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释星系当(dāng)中恒星运(yùn)动所需(xū)要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)存(cún)在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其(qí)他的电磁(cí)作用，只通过(guò)引力来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒(lì)子的(de)存(cún)在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的(de)实际(jì)证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经(jīng)提(tí)出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这(zhè)些不同的目标粒(lì)子所需(xū)要的实(shí)验方式也不相同。在过去的(de)几(jǐ)十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻找这些看(kàn)不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不(bù)会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了(le)超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现(xiàn)，除了一(yī)个地(dì)方，意大(dà)利的(de)格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最大的地学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于(yú)寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科(kē)学(xué)家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了(le)20多年的(de)数据(jù)收集，人(rén)们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一(yī)些科(kē)学家认为这可(kě)能是人类(lèi)发现暗(àn)物质的第一个直接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗(àn)物(wù)质会(huì)产生周期性的(de)年度信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也(yě)在(zài)以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质(zhì)流(liú)，这个(gè)过程(chéng)中会产生相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系的(de)方(fāng)向是一(yī)致的，而(ér)另外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢(màn)值。尽管在实际的(de)情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这(zhè)个理论的(de)有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然(rán)也可(kě)能有其他的情况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上(shàng)的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游客(kè)的(de)数量也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里的季(jì)节与之前的实验室(shì)正好(hǎo)相反(fǎn)，而(ér)在这(zhè)里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在(zài)的非常有力的证据了(le)。但是由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台(tái)新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼(màn)太空望远镜其(qí)中一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗(àn)物质背后的奥(à纯银手镯品牌排行榜前十名，中国纯银首饰十大品牌o)秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质存(cún)在(zài)，它们极有可能(néng)拥(yōng)有(yǒu)另(lìng)一(yī)种神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物质(zhì)效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进化的一(yī)个重要因素(sù)。

如(rú)果这(zhè)一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落(luò)的行星(xīng)上，暗(àn)物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的(de)实际(jì)证据。那(nà)么(me)小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存(cún)不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更(gèng)新的动力！

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