宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无(wú)法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们(men)在过(guò)去(qù)的(de)几十年当(dāng)中(zhōng)进行了超过50次的(de)长期实验，但(dàn)是却没有发(fā)现任何的(de)有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几(jǐ)百年来(lái)，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行(xíng)轨道出现异常，不(bù)符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的(de)天体通过引力(lì)在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过(guò)天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了(le)海王星(xīng)的存(cún)在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在(zài)恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)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(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和测(cè)量(liàng)后发星(xīng)系(xì)团(tuán)的(de)质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力束(shù)缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是(shì)测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的(de)计(jì)算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运(yùn)动速度(dù)。当测(cè)量结(jié)果出来(lái)之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星系(xì)的(de)速度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无法将它们(men)束缚在星系(xì)团内的，它(tā)们早就应(yīng)该(gāi)被抛出(chū)星系团(tuán)之外(wài)了(le)，除非有一种神秘的(de)力量(liàng)在起作用，这种力(lì)量来(lái)源于(yú)某(mǒu)种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基提出(chū)了这样部分不(bù)可见的暗质(zhì)，它(tā)不发(fā)散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质(zhì)量(liàng)。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观(guān)测仙女座星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在(zài)其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到(dào)不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律，在星系(xì)当(dāng)中如(rú)果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一(yī)种相(xiāng)对标准的(de)方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的存在(zài)，这种方法就(jiù)是测量星系(xì)当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出(chū)现异常的结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学(xué)家们通(tōng)过射(shè)电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们(men)的(de)旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系(xì)也不(bù)例外，太(tài)阳系(xì)位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河系旋转，这个(gè)实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度的原因很可能(néng)就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们(men)看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系山衔落日浸寒漪中的衔字是什么意思，衔的意思聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从这时开始，越来(lái)越多的研究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物质(zhì)的存在。科学家根(gēn)据星系外恒(héng)星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的(de)研究(jiū)当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还(hái)发现了(le)一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒(héng)星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须(xū)存在暗物(wù)质，否则就会(huì)分崩离析。但(dàn)是科学(xué)家们使用最先(xiān)进(jìn)的望远镜(jìng)对其(qí)进(jìn)行(xíng)了(le)40个(gè)小时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有人提(tí)出，也许该星系的(de)暗(àn)物质，已经被附近的(de)另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系(xì)存(cún)在。造成这些(xiē)现象的除了(le)暗(àn)物质的假说(shuō)之外，另一(yī)种可(kě)能(néng)就是人类对引(yǐn)力(lì)的(de)理解还不够全(quán)面，引力(lì)很(hěn)可能(néng)在不(bù)同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式是(shì)不同的，这意味(wèi)着(zhe)在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运动。但是上(shàng)升到(dào)星系和星团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作(zuò)用，科(kē)学家还引入了外(wài)部(bù)场效应的(de)概念，指的(de)是在数百(bǎi)万光(guāng)年的(de)规(guī)模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要(yào)对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很多人认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗物质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所组成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们大部分的(de)普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时(shí)候，星(xīng)际气(qì)体(tǐ)的(de)相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来(lái)验(yàn)证它的(de)质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片中我们可(kě)以明(míng)显地看到(dào)很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什(shén)么问题，而是(shì)这样(yàng)极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个质(zhì)量超级(jí)巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生了(le)扭曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力透镜(jìng)效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可能是(shì)超大质量的(de)黑洞(dòng)或(huò)者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子(zi)弹星(xīng)系(xì)团观(guān)测的时(shí)候，发现它(tā)的大质量(liàng)区域并不是在(zài)中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区域，并在两边形(xíng)成(chéng)了(le)引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空(kōng)间背(bèi)景(jǐng)上留(liú)下了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离后(hòu)的二值图(tú)像进行连(lián)通域提取(qǔ)和标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没(méi)有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需(xū)要(yào)的暗(àn)物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需(xū)要(yào)的暗物质(zhì)比(bǐ)例(lì)是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的(de)粒子，它们不参与(yǔ)任(rèn)何(hé)其他的电磁(cí)作用，只通过引力来相(xiāng)互(hù)作用(yòng)。所以如(rú)果(guǒ)能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)到底是什么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了数十种的(de)假想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的目标(biāo)粒子所需要的实验(yàn)方(fāng)式(shì)也不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了(le)寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗(àn)物(wù)质”，科学家(jiā)们已经(jīng)进行了超(chāo)过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现(xià山衔落日浸寒漪中的衔字是什么意思，衔的意思n)，除了一(yī)个(gè)地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地(dì)球(qiú)上(shàng)最(zuì)大(dà)的地学实验(yàn)室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了(le)某种信号。经过了(le)20多年的数据收(shōu)集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每(měi)年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年都是一样。一(yī)些(xiē)科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可能是(shì)人(rén)类发(fā)现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银河系(xì)进(jìn)行(xíng)移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以(yǐ)这样的速度(dù)在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流，这个过(guò)程中(zhōng)会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的方向(xiàng)是一致的，而(ér)另外半年(nián)则与之(zhī)相(xiāng)反。

而(ér)在6月份(fèn)的(de)时候(hòu)，地球与太阳的(de)方向正好达到完(wán)全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗(àn)物质流最快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又(yòu)恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对(duì)银(yín)河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然(rán)也可能有其他的(de)情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也(yě)可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客的数量也(yě)符合这个(gè)周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家(jiā)们又在南半球建(jiàn)立了一(yī)个(gè)几乎(hū)相同的实(shí)验室，这(zhè)里的(de)季(jì)节与之前的实验室(shì)正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流的(de)运动(dòng)特征和(hé)第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的(de)信号，就可(kě)以成(chéng)为暗(àn)物(wù)质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是(shì)由(yóu)于这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截(jié)至(zhì)目前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜(jìng)，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就(jiù)是(shì)探索暗物质背后的(de)奥秘，对(duì)于(yú)探测(cè)的结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现(xiàn)，如(rú)果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有可(kě)能(néng)拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物(wù)质(zhì)效应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生(shēng)命(mìng)进(jìn)化(huà)的一个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一理论(lùn)得到进(jìn)一步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正在(zài)通过(guò)这样的效应(yīng)创造生(shēng)命。当然(rán)，这(zhè)些推论的(de)大前提是(shì)要先找到暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更新(xīn)的(de)动力！

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