宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在科(kē)学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的几十(shí)年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实(shí)验，但是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿(dùn)发(fā)表了(le)万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天(tiān)文学(xué)家们发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合(hé)万有引力(lì)定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天体(tǐ)通过引力在(zài)摄(shè)动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应(yīng)用(yòng)万有(yǒu)引力(lì)定律所(suǒ)取得重大天文成就(jiù)的例子(zi)。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的(de)尺度当(dāng)中，可(kě)当我们(men)上升到星系(xì)或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究(jiū)和(hé)测(cè)量后发星(xīng)系团(tuán)的质量(liàng)。这是一(yī)个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量(liàng)一般会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定(dìng)其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需(xū)要(yào)的数据是测量(liàng)各个(gè)星系(xì)的光度(dù)。

第二种是(shì)动力(lì)学质量的计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当(dāng)测量结果出(chū)来之(zhī)后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发(fā)座星系(xì)团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可(kě)见(jiàn)光的(de)形式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在(zài)测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中(zhōng)很(hěn)多星系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们(men)束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提(tí)出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着(zhe)宇宙中绝(jué)大部(bù)分的(de)质(zhì)量(liàng)。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年(nián)之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再一次(cì)出现。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在观测仙女座星系(xì)中的恒星(x楚国辞赋家是谁湖北省宜昌市人，楚国辞赋家是谁湖北省宜昌市秭归县人īng)运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的(de)恒星在其轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让(ràng)人感到(dào)不(bù)可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足(zú)够大的质量(liàng)来吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科(kē)学(xué)家们会使用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质(zhì)的存在，这种方法(fǎ)就是测(cè)量星系当中气(qì)体在(zài)X轴上距离(lí)星系(xì)中心的距(jù)离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异(yì)常的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物(wù)质的力量进入其(qí)中。

楚国辞赋家是谁湖北省宜昌市人，楚国辞赋家是谁湖北省宜昌市秭归县人>

于是科学家们(men)通过射电望远镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学(xué)定律。我们的太阳系(xì)也(yě)不(bù)例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋(xuán)转，这个实(shí)际(jì)速(sù)度远远大于理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加(jiā)速度的原(yuán)因很可能就是(shì)存在着一(yī)种我们看不(bù)到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质的(de)引力效应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了(le)一起。

也(yě)是从这(zhè)时开(kāi)始，越来(lái)越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存(cún)在(zài)。科学家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系(xì)当(dāng)中暗物质的质(zhì)量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯(wéi)一可以解(jiě)释(shì)这个现象的原因(yīn)。在一(yī)项新(xīn)的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文(wén)学家还(hái)发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多，但(dàn)是(shì)星系当中存在的恒星数量却(què)只有银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时(shí)的详细测量之后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒星运动(dòng)是(shì)可以用正常的物质和(hé)力学定律来解(jiě)释的。那么(me)又有(yǒu)人提(tí)出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已经(jīng)被附近的(de)另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除了(le)暗(àn)物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力(lì)的理解还不(bù)够(gòu)全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意(yì)味(wèi)着在行(xíng)星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系(xì)和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是不同(tóng)的方式。对于在星系团(tuán)之间的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引入了外(wài)部场效(xiào)应的(de)概念(niàn)，指的(de)是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物质(zhì)存在(zài)的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光年的(de)子弹(dàn)星系(xì)团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分的(de)普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度(dù)大(dà)幅(fú)降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这些气(qì)体所在(zài)的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底是(shì)不是集(jí)中在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我(wǒ)们可(kě)以明(míng)显地看到(dào)很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形(xíng)变(biàn)。其实这(zhè)些星(xīng)系本身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者(zhě)之间(jiān)。被一个质(zhì)量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会(huì)使身(shēn)后更遥远星系的(de)光都(dōu)发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大的(de)天体可能是超(chāo)大(dà)质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测(cè)的时(shí)候，发现它的(de)大质量(liàng)区域(yù)并(bìng)不是(shì)在(zài)中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星团发生全(quán)部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的(de)微波辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则(zé)表示相对(duì)较冷的(de)区域，但(dàn)实际(jì)上它们之(zhī)间的温差只有万分(fēn)之(zhī)一。

科(kē)学家们通过对(duì)前景背景分(fēn)离(lí)后的(de)二值图像进行连(lián)通(tōng)域提(tí)取和标(biāo)记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物质(zhì)的增加，一(yī)些峰值(zhí)的(de)幅度(dù)会(huì)减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波(bō)背景辐射(shè)的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数(shù)字与解释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了(le)暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学(xué)家(jiā)们已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的(de)实(shí)验(yàn)方式也不(bù)相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不(bù)会与(yǔ)常规(guī)物(wù)质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最(zuì)大的(de)地学实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致(zhì)力(lì)于(yú)寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过了20多年(nián)的(de)数据收集，人们发现(xiàn)了一个(gè)有(yǒu)趣的(de)事情。探测(cè)率会在每(měi)年的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是(shì)一(yī)样。一些科学家(jiā)认为这可能(néng)是(shì)人类发现(xiàn)暗物质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕(rào)着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们(men)也在以这样的(de)速(sù)度(dù)在(zài)穿越着暗物质流，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太(tài)阳环绕银(yín)河系(xì)的方(fāng)向(xiàng)是(shì)一(yī)致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越(yuè)暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可以用(yòng)来(lái)解释，研究(jiū)人员们所(suǒ)观(guān)测到(dào)的周期(qī)性(xìng)信(xìn)号(hào)。当然也可(kě)能(néng)有其他的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异也可能是温度(dù)、湿(shī)度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游(yóu)客的数(shù)量也符合这个(gè)周期的(de)规律。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在南(nán)半球(qiú)建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的(de)实验室(shì)，这里的(de)季节与之前的实验(yàn)室(shì)正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第(dì)一个实验室(shì)是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同(tóng)的信号(hào)，就可以成为暗(àn)物质所存在的(de)非常有力的证据了。但(dàn)是由于这(zhè)个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还无(wú)法提供相(xiāng)应的数(shù)据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一台(tái)新的望远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥(ào)秘，对(duì)于探测的(de)结果，我们(men)只(zhǐ)能(néng)拭目以(yǐ)待了(le)。费米(mǐ)实(shí)验室粒子天(tiān)体物(wù)理(lǐ)中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的(de)诞生，或者说(shuō)是生(shēng)命进化的一个(gè)重要因素(sù)。

如果这一(yī)理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某个角落的(de)行星(xīng)上，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要(yào)先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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