宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何(hé)会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什(shén)么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家(jiā)们在过去的几十(shí)年(nián)当中进行了(le)超(chāo)过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却没有发(fā)现任何的有效证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自(zì)然哲(zhé)学数学原理一(yī)书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的(de)规律。往后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文学家们(men)发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发(fā)现都是应(yīng)用万(wàn)有(yǒu)引力定律所取得(dé)重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但(dàn)是(shì)这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中(zhōng)，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开(kāi)始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一(yī)起。测量星(xīng)系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用(yòng)到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结(jié)果(guǒ)一致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获得(dé)其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的数据(jù)是(shì)测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质(zhì)量的计算，是(shì)利用光谱红移测(cè)量星系(xì)团(tuán)中的各个(gè)星系相对(duì)于星系(xì)团的(de)运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多(duō)星系(xì)的速度(dù)比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿(dùn)的(de)运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些(xiē)可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无(wú)法将它们束缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出(chū)星(xīng)系(xì)团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部(bù)分(fēn)不可见(jiàn)的暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的(de)一种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次(cì)出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观(guān)测仙女(nǚ)座星系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他(tā)们(men)观(guān)测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保(bǎo)持不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中(zhōng)如(rú)果(guǒ)没(méi)有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气(qì)体的(de)旋转速(sù)度(dù)。如果出(chū)现异(yì)常(cháng)的(de)结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家(jiā)们通过射(shè)电望远镜(jìng)测(cè)量了(le)距离(lí)星系(xì)中心更远距(jù)离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定律进行计(jì)算(suàn)，太阳系(xì)的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕银(yín)河(hé)系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么(me)产生以上这种向心加速度的原因很可能(néng)就是存在着一(yī)种我们(men)看不到(dào)的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从(cóng)这时(shí)开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个(gè)星系质(zhì)量(liàng)的85%。但(dàn)是(shì)，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速(sù)度(dù)上的微小差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还(hái)发现了(le)一(yī)个(gè)反常(cháng)的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和(hé)银河系不多(duō)，但(dàn)是星(xīng)系(xì)当(dāng)中(zhōng)存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗(àn)物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家(jiā)们使(shǐ)用(yòng)最(zuì)先进的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了40个(gè)小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是(shì)可以用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律来解释(shì)的(de)。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的另(lìng)一个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何(hé)星系(xì)存在。造成这些现象的(de)除了暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另一种可能(néng)就是人类对(duì)引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺度空间中的(de)工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会(huì)沿(yán)着(zhe)它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到(dào)星(xīng)系(xì)和星团的尺度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是不同的(de)方式(shì)。对于(yú)在星(xīng)系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的(de)是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的(de)质量之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此特(tè)殊(shū)的(de)效果(guǒ)，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需(xū)要对(duì)现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星(xīng)团，它们(men)大部分的普通质(zhì)量都(dōu)在(zài)星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的(de)质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的(de)中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到(dào)底(dǐ)是不是(shì)集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)第一张(zhāng)全(quán)彩的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的(de)被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦(wéi)伯望(wàng)远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而(ér)是(shì)这(zhè)样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观(guān)测者之间。被一(yī)个(gè)质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的(de)引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象就(jiù)是(shì)引力透镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大质(zhì)量的(de)黑(hēi)洞或者(zhě)是(shì)暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团观测的(de)时候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区域并不是(shì)在(zài)中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是(shì)当星团发生(shēng)全(quán)部的(de)碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到(dào)的质量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗物(wù)质则直(zhí)接通过(guò)了这个区域(yù)，并在(zài)两边(biān)形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的(de)引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为是(shì)暗(àn)物质存在的迄(qì)今为止最好的理论证据(jù)。

除(chú)此之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经(jīng)过了130多(duō)亿(yì)年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下了各相同性的(de)微波辐(fú)射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们(men)通过对前(qián)景背景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了(le)匹(pǐ)配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗(àn)物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了(le)一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地(dì)解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒(lì)子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找到了(le)暗物(wù)质存在(zài)的实际证(zhèng)据(jù)。这种粒(lì)子(zi)到底是什么？科学家们(men)已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻(xún)找这些不(bù)同(tóng)的目标粒(lì)子所需要的实(shí)验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测(cè)到了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的(de)事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到(dào)最低(dī)，而且在20年当中每年都(dōu)是一样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学家认为(wèi)这可能是人类发现暗(àn)物质的第(dì)一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗(àn)物质会产生周期性(xìng)的(de)年(nián)度信号(hào)呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银河系(xì)进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这(zhè)个过(guò)程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的(de)方向与太(tài)阳环绕银河系的(de)方向(xiàng)是一致的，而另(lìng)外半(bàn)年则(zé)与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的(de)时候(hòu)，地(dì)球(qiú)与太阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河系的平(píng)面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论的(de)有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科(kē)学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这种年(nián)度周期信(xìn)号的差异也可能是温度、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(de)数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们(men)又在南半球建立了一个(gè)几乎相同的实验(yàn)室(shì)，这里的(de)季节与之前的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至目前还无(wú)法提(tí)供相应的数据(jù)支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的(de)宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是(shì)探索暗物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米(mǐ)实(shí)验室(shì)粒(lì)子(zi)天体物理(lǐ)中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如果暗物质(z情人把你拉黑了还有必要联系吗，婚外情拉黑是彻底分手吗hì)存在，它们极(jí)有可能(néng)拥有(yǒu)另一种神秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的(de)一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进(jìn)一(yī)步的(de)证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落(luò)的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的大前提是要先找到暗物质存在的(de)实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我(wǒ)更新的动(dòng)力(lì)！

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