宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们在过去的几十(shí)年当中(zhōng)进行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是(shì)却没有发(fā)现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几百年来，当(dāng)天(tiān)文(wén)学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一(yī)定有(yǒu)未知的天(tiān)体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引力定律所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到(dào)星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和(hé)测量后发(fā)星(xīng)系(xì)团的质量。这是(shì)一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大(dà)星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束(shù)缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质量一般会(huì)使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是(shì)获(huò)得(dé)其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动(dòng)力学质量(liàng)的(de)计算，是(shì)利(lì)用1什么意思网络用语女生，211什么意思网络用语光谱红(hóng)移(yí)测量(liàng)星系团(tuán)中(zhōng)的(de)各个星(xīng)系相对于星系团的运(yùn)动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星(xīng)系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们无法看到。最诡异(yì)的(de)是，在(zài)测(cè)量(liàng)速(sù)度(dù)的过程中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生(shēng)的引力(lì)是(shì)无法将它们(men)束(shù)缚在(zài)星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团(tuán)之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它们(men)却(què)占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是当时的(de)人们对这(zhè)样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学(xué)家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们(men)观测的结(jié)果却让(ràng)人感到(dào)不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没(méi)有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系(xì)当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速度(dù)。如果出现异常的(de)结果，就(jiù)认(rèn)为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测量了(le)距离星系中心(xīn)更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛(niú)顿的(de)力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引力定律进行(xíng)计(jì)算，太阳(yáng)系(xì)的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速度(dù)远远大于理论速(sù)度，那么产生(shēng)以上这种向(xiàng)心加速度(dù)的(de)原因很可能就是存(cún)在着一种我(wǒ)们看不到(dào)的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质(zhì)的(de)引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越(yuè)来越(yuè)多的研究人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存(cún)在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物质的(de)质量(liàng)占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一可以解(jiě)释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研(yán)究当(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(yě)会出(chū)现速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河系的(de)千分之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须存在(zài)暗物(wù)质(zhì)，否则就(jiù)会(huì)分(fēn)崩(bēng)离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对(duì)其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和(hé)力学定(dìng)律(lǜ)来解释(shì)的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗(àn)物质，已经被附(fù)近的另一个大(dà)星系剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它的附近(jìn)没有(yǒu)任何(hé)星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是(shì)人类对引(yǐn)力的(de)理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工作(zuò)方式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系(xì)团(tuán)之间的(de)相互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概念，指的(de)是(shì)在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的(de)质量之(zhī)间会(huì)产(chǎn)生(shēng)对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这意味着我们需要(yào)对现在的物理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿(yì)光年的(de)子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样(yàng)的(de)星团，它(tā)们大部分的普通(tōng)质量都在星系(xì)的气体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星系团大(dà)部分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域。那么我们(men)通过什么来验证它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星(xīng)系本(běn)身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们(men)地球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量的(de)东西(xī)的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨(jù)大的天(tiān)体可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的(de)大质(zhì)量区域并(bìng)不是在(zài)中(zhōng)间，而(ér)是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解释(shì)方法就是(shì)当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹(dàn)星系(xì)团的引力透(tòu)镜(jìng)研究(jiū)也被(bèi)认(rèn)为(wèi)是(shì)暗物质(zhì)存在(zài)的迄今为止最好的(de)理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多(duō)亿(yì)年之(zhī)后，这些(xiē)光(guāng)在(zài)宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下了(le)各相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中红(hóng)色的(de)部(bù)分表(biǎo)示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但实(shí)际(jì)上(shàng)它们(men)之间的温差只有万(wàn)分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的(de)幅(fú)度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值(zhí)，我(wǒ)们(men)需要的暗(àn)物(wù)质(zhì)大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需要(yào)的暗物质(zhì)比(bǐ)例(lì)是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果(guǒ)能够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的(de)存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存(cún)在(zài)的(de)实际证据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么(me)？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出了数十种的(de)假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要(yào)的(de)实(shí)验方式(shì)也不相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过(guò)50次的(de)实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地(dì)球(qiú)上(shàng)最大的地学实(shí)验(yàn)室，这个(gè)实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探(tàn)测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们(men)发(fā)现了一(yī)个有趣(qù)的事(shì)情。探测率会在每(měi)年的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为(wèi)这可(kě)能是(shì)人(rén)类发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如(rú)果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的(de)方向(xiàng)正(zhèng)好达到(dào)完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对(duì)银河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员们(men)所观测到的周期(qī)性信号。当(dāng)然也可(kě)能有其(qí)他(tā)的(de)情况，造(zào)成这种年度周期信(xìn)号的差异也(yě)可(kě)能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚(shèn)至连意大利(lì)游客(kè)的(de)数量也(yě)符(fú)合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的(de)实(shí)验室(shì)正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第(dì)一个实验室(sh1什么意思网络用语女生，211什么意思网络用语ì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物(wù)质所存在(zài)的非常有力(lì)的(de)证据(jù)了。但(dàn)是由于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提(tí)供相(xiāng)应(yīng)的数(shù)据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结(jié)果(guǒ)，我们(men)只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米(mǐ)实(shí)验室(shì)粒(lì)子天体(tǐ)物理中心的(de)科学(xué)家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能(néng)拥有另(lìng)一种神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命进化的一(yī)个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行(xíng)星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通过这(zhè)样的效应(yīng)创造(zào)生命(mìng)。当(dāng)然，这些推(tuī)论(lùn)的(de)大前提是要先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力(lì)！

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