宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存(cún)在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存(cún)在(zài)的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的(de)长期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证据(jù)。除了一个(gè)地(dì)方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学(xué)数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异(yì)常，不符合万有引(yǐn)力定律的(de)时候(hòu)，他们就(jiù)会知(zhī)道(dào)，周围(wéi)一(yī)定(dìng)有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王(wáng)星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的(de)存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得重大天文成就的(de)例子。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度(dù)当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的(de)尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质量。这是一(yī)个(gè)由数千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨大星系(xì)团，这些星(xīng)系被(bèi)引力(lì)束缚在(zài)一(yī)起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一(yī)致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各(gè)个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各个星(xīng)系相(xiāng)对于(yú)星系团的运(yùn)动(dòng)速度(dù)。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然(rán)是“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的(de)形式(shì)所存在(zài)，我们无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星(xīng)系(xì)的质(zhì)量所产生的引力是(shì)无法将它(tā)们束缚在(zài)星(xīng)系团内的，它(tā)们早就应该被抛(pāo)出星系(xì)团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作(zuò)用(yòng)，这种力量(liàng)来(lái)源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但(dàn)是它(tā)们却占据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时(shí)的人(rén)们(men)对(duì)这样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒(héng)星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心距(jù)离(lí)的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变(biàn)。可(kě)是根据(jù)牛顿的(de)万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星(xīng)系当(dāng)中如果没有足够大的(de)质量来吸引它(tā)们(men)，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们(men)会使用一(yī)种相对标准的方(fāng)法来(lái)解释暗物质的(de)存(cún)在，这(zhè)种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量星系当(dāng)中气(qì)体在X轴上距(jù)离星系中(zhōng)心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋(xuán)转速度(dù)。如果出(chū)现异常的结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学家(jiā)们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的(de)旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速(sù)度(dù)的(de)原因很可能就是存(cún)在(zài)着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系(xì)聚集在了(le)一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始(shǐ)，越来(lái)越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质的质(zhì)量(liàng)占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现象(xiàng)的(de)原(yuán)因。在一(yī)项新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还发现了(le)一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但(dàn)是星系当中存(cún)在的恒(héng)星数(shù)量却只有银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星系必须(xū)存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但(dàn)是(shì)科学家(jiā)们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中的(de)恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常的物质(zhì)和力学(xué)定律来解释(shì)的(de)。那么又有人提出(chū)，也许该星系的(de)暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造(zào)成这些现象的除(chú)了暗(àn)物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是人类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很(hěn)可能在不(bù)同尺度空间(jiān)中的工作方(fāng)式(shì)是不(bù)同的，这意(yì)味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们(men)所理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是(shì)上升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力之间的相互作用(yòng)则是不同(tóng)的方式(shì)。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的(de)相互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产生(shēng)对彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果(guǒ)，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味着我(wǒ)们需要(yào)对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关(guān)于(yú)暗物(wù)质存在(zài)的其他(tā)的理(lǐ)论(lùn)证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所(suǒ)没法(fǎ)解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的(de)时(shí)候，星际气体的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)就会导致温度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅降低(dī)。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这(zhè)些气体所在(zài)的中间区(qū)域。那么(me)我们(men)通过(guò)什么来(lái)验证它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩的高清照片，在(zài)照片(piàn)中我们可以明显地看到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这样极(jí)遥(yáo)远的(de)天(tiān)体和我们地(dì)球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大(dà)的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会(huì)使(shǐ)身后(hòu)更(gèng)遥远星系的光(guāng)都发生(shēng)了(le)扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是(shì)超大质量(liàng)的(de)黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团(tuán)观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区(qū)域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释方法就(jiù)是(shì)当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质(zhì)量(liàng)气体被(bèi)卡在了(le)中间(jiān)，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜(jìng)研究(jiū)也(yě)被认为是暗(àn)物质存(cún)在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当(dāng)中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下(xià)了各相(xiāng)同性的(de)微波(bō)辐射(shè)。其中红色的部分表示温度(dù)较高的(de)区域，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷(lěng)的(de)区域，但实际上它们之间的(de)温差只有(yǒu)万分之一。

科(kē)学家们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分离(lí)后的二值图像进行连通域提(tí)取和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没(méi)有暗物质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要(yào)的(de)暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释(shì)了很多(duō)不同(tóng)的观测(cè)结果。而暗物质的本(běn)质(zhì)就是(shì)宇宙(zhòu)当中存(cún)在(zài)着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不(bù)参与任何其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经提出了(le)数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去(qù)的(de)几十(shí)年当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了(le)超(chāo)过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除了一(yī)个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最(zuì)大的(de)地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的(de)探测(cè)器，一(yī)直致力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的(de)周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的(de)科(kē)学(xué)家(jiā)声称(chēng)观测到了某种信号。经过了(le)20多(duō)年(nián)的数据收(shōu)集，人们发现了(le)一(yī)个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科(kē)学(xué)家(jiā)认为这可(kě)能是(shì)人类(lèi)发(fā)现暗物质(zhì)的第一(yī)个直(zhí)接证(zhèng)据。

但(dàn)是(shì)为什么(me)暗物质(zhì)会产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才(cái)我们(men)讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也在(zài)以(yǐ)这样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物(wù)质流，这个过程中会(huì)产生(shēng)相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕(rào)银河系的(de)方向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地球穿(chuān)越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河系的(de)平(píng)面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响(xiǎng)这(zhè)个(gè)理论的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解(jiě)释，研(yán)究(jiū)人员(yuán)们所观测(cè)到的周期性信号。当然也可能(néng)有其他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差(chà)异也可(kě)能(néng)是温度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一(yī)个(gè)几乎相同(tóng)的(de)实验(yàn)室，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个(gè)实验室(shì)是(shì)一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得(dé)到(dào)相同的信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物质所存在(zài)的(de)非常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于(yú)这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无法提供相应(yīng)的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太(tài)空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目(mù)以(yǐ)待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子(zi)天(tiān)体物(wù)理中心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如(rú)果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的(de)一个重(zhòng)要因(yīn)素。

如(rú)果这(zhè)一(yī)理(lǐ)论人死后尾七是什么意思，头三尾七是什么意思得到(dào)进(jìn)一(yī)步的证实，人死后尾七是什么意思，头三尾七是什么意思那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的(de)效(xiào)应创造(zào)生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大前提是要(yào)先找(zhǎo)到暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新(xīn)的动力！

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