宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无(wú)法解(jiě)释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家(jiā)们在过(guò)去的几十(shí)年(nián)当中进行(xíng)了(le)超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何(hé)的(de)有(yǒu)效证据。除了一个(gè)地方，在(zài)1687年出(chū)版的自(zì)然哲学数学(xué)原理(lǐ)一(yī)书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们(men)发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出(chū)现异(yì)常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定律的时(shí)候，他们就会知道(dào)，周围(wéi)一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过(guò)天王星(xīng)运行轨道的(de)异常，推算(suàn)并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重(zhòng)大(dà)天文(wén)成就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系(xì)统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨(cí)兹威基正在研究(jiū)和测(cè)量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个由数(shù)千个(gè)星系所组成的(de)巨大(dà)星系(xì)团，这些(xiē)星系被引力束缚(fù)在一(yī)起。测量星系团(tuán)的(de)质量一般(bān)会使用(yòng)到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一致，就可(kě)以确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要的数(shù)据是(shì)测量(liàng)各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种是动力学(xué)质(zhì)量的计算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量星系(xì)团(tuán)中的各个星系相对于(yú)星系(xì)团的运动速(sù)度。当测(cè)量结果出来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质量”的(de)400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质(zhì)量消失(shī)了，或(huò)者说这(zhè)99%的(de)质量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所(suǒ)存在(zài)，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基(jī)发现星系(xì)团中(zhōng)很多星系的速度(dù)比理论上(shàng)要(yào)快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这(zhè)些可见(jiàn)星(xīng)系(xì)的质(zhì)量所产生的(de)引力是(shì)无法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基(jī)提出了这样(yàng)部分不可见的暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的(de)质(zhì)量。只是当时的人们对(duì)这样(yàng)的(de)一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再一次出(chū)现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在观测仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们会使用一(yī)种(zhǒng)相(xiāng)对标(biāo)准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，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(de)距(jù)离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出(chū)现异(yì)常(cháng)的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物(wù)质的力(lì)量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距(jù)离星系中心更远距离(lí)的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它(tā)们的旋(xuán)转速(sù)度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银(yín)河(hé)系(xì)的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心(xīn)加速(sù)度的原因很可能就(jiù)是(shì)存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研(yán)究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质(zhì)的质(zhì)量(liàng)占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个(gè)现象(xiàng)的(de)原因。在一项新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的(de)遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也(yě)会(huì)出现速度上的(de)微小差(chà)异。另外(wài)，天文(wén)学家还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是(shì)科学(xué)家们(men)使用最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进(jìn)行(xíng)了40个小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物(wù)质(zhì)和力(lì)学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的(de)暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的(de)另一(yī)个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的附(fù)近没有(yǒu)任(rèn)何星(xīng)系(xì)存在(zài)。造成这些现象的除了暗(àn)物质(zhì)的假说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力(lì)的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力(lì)很可(kě)能在不同(tóng)尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式(shì)是不同的，这意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度(dù)中的天体会沿(yán)着它们(men)的轨道(dào)，按照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运动。但是上(shàng)升(shēng)到(dào)星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则是不(bù)同的方式(shì)。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的相互作(zuò)用，科(kē)学(xué)家(jiā)还引入了外部场效应的(de)概念，指的是在数百万(wàn)光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立(lì)，这(zhè)意(yì)味着我们需要对现在的物理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的(de)理论(lùn)证(zhèng)据(jù)，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光年的子弹(dàn)星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际(jì)气体的相互作用就会导致温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系(xì)团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间(jiān)区(qū)域(yù)。那么(me)我们(men)通过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系(xì)本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西的引力(lì)，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗物质。<人+工念什么 人工念什么姓/p>

所以当人们对(duì)子弹星系团(tuán)观测的时(shí)候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方(fāng)法就是当(dāng)星(xīng)团发(fā)生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过(guò)了这(zhè)个区域(yù)，并在两边形成了引(yǐn)力(lì)透镜。对(duì)子(zi)弹星系团(tuán)的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在(zài)的(de)迄今(jīn)为止(zhǐ)最(zuì)好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背(bèi)景(jǐng)上留下(xià)了各相同性的(de)微(wēi)波辐射(shè)。其中红色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷的(de)区域，但实际上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过(guò)对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不(bù)应该(gāi)是这样的，而(ér)随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需(xū)要的(de)暗物质大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动(dòng)所需(xū)要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的理论框架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存(cún)在着某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任何(hé)其他的(de)电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作用(yòng)。所以如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到了(le)暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子(zi)到底是(shì)什(shén)么(me)？科学家们已经提(tí)出了数十(shí)种的(de)假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些不同的目(mù)标粒子(zi)所需要的(de)实验方式(shì)也(yě)不相同(tóng)。在(zài)过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不(bù)会(huì)与常规物(wù)质相互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进行了(le)超(chāo)过50次的实验，却没有任何实(shí)质(zhì)性的发现，除了一(yī)个地方，意(yì)大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实(shí)验(yàn)室，这(zhè)个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声(shēng)称观测到了(le)某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样。一些科学家认(rèn)为这(zhè)可能(néng)是人类(lèi)发(fā)现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的(de)年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕着银河系进行(xíng)移动，那么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿越(yuè)着(zhe)暗(àn)物质流，这个过(guò)程中会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同时地(dì)球(qiú)又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半(bàn)年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方向与(yǔ)太(tài)阳环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好(hǎo)达到(dào)完全一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有(yǒu)效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测到的(de)周期性信号。当(dāng)然也可(kě)能有其他的(de)情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信号的差异(yì)也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客的数(shù)量(liàng)也(yě)符(fú)合这个(gè)周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科(kē)学(xué)家(jiā)们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同(tóng)的(de)实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非(fēi)常有力(lì)的证据了(le)。但(dàn)是(shì)由(yóu)于这(zhè)个实验室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的(de)视(shì)野是哈(hā)勃(bó)红外仪器(qì)的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太(tài)空(kōng)望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们(men)只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是(shì)生命进(jìn)化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据(jù)。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力(lì)！

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