宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为(wèi)何(hé)会存(cún)在科学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据(jù)，科学家们在过(guò)去的几十(shí)年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是(shì)却(què)没(méi)有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数(shù)学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天(tiān)体运(yùn)动的规律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异(yì)常，不符合万有(yǒu)引力定律(lǜ)的(de)时(shí)候，他们就会(huì)知道，周围(wéi)一定有未知的(de)天体通(tōng)过引力(lì)在摄(shè)动它(tā)的(de)轨(guǐ)道。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过(guò)天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大(dà)天文成(chéng)就的例(lì)子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升(shēng)到(dào)星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基(jī)正在(zài)研(yán)究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一(yī)个(gè)由(yóu)数(shù)千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团的质量一般(bān)会(huì)使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学的质(zhì)量"，需要的(de)数据是(shì)测量各个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是(shì)动力学(xué)质量的(de)计(jì)算，是(shì)利用光谱红移测(cè)量星(xīng)系团中的(de)各个(gè)星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星(xīng)系团中很多(duō)星系的速(sù)度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星(xīng)系的(de)质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无(wú)法将(jiāng)它们束(shù)缚(fù)在星(xīng)系团内(nèi)的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作用，这种力(lì)量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它(tā)不(bù)发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人们对这(zhè)样的一种(zhǒng)说(shuō)法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特(tè)在观测仙女座星系(xì)中的(de)恒(héng)星运动。理论上(shàng)来(lái)说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的(de)恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度(dù)就会(huì)越慢。但是他(tā)们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到(dào)不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中心距(jù)离的增加，恒(héng)星的(de)旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据(jù)牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基于这(zhè)种(zhǒng)现象(xiàng)，科学(xué)家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相对标准的(de)方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果出(chū)现异常的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿(dùn)的(de)力学定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这个实(shí)际速度远远大(dà)于(yú)理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因很可能就是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物(wù)质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系(xì)外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系(xì)当中暗物质(zhì)的(de)质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释(shì)这个现(xiàn)象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新(xīn)的(de)研究当(dāng)中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也(yě)会(huì)出现速(sù)度上的微(wēi)小差异(yì)。另外，天文(wén)学(xué)家还(hái)发现(xiàn)了(le)一(yī)个反(fǎn)常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是科(kē)学家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是(shì)可(kě)以用正常的物(wù)质和力学定律来解(jiě)释的(de)。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也(yě)许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大(dà)星系剥离了(le)。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的(de)假说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引力的(de)理解(jiě)还(hái)不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不(bù)同(tóng)的(de)，这意味(wèi)着在行(xíng)星(xīng)系尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会沿(yán)着(zhe)它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所理解(jiě)的(de)方式运(yùn)动(dòng)。但(dàn)是上升到星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科(kē)学家(jiā)还引入了外部(bù)场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意(yì)味着我们(men)需要对现在的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现(xiàn)也让(ràng)很多(duō)人(rén)认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没(méi)法(fǎ)解(jiě)释的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这(zhè)样的星团，它(tā)们大部分的普通(tōng)质(zhì)量都在星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际(jì)气(qì)体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹(dàn)星系(xì)团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的(de)质量(liàng)区(qū)域(yù)到底是不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片中我们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这(zhè)些星系本(běn)身并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出了什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们(men)地球上的观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的(de)引力(lì)，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了(le)扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是(shì)引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞(dòng)或者(zhě)是(shì)暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区(qū)域并不是(shì)在中间(jiān)，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释方法(fǎ)就是当(dāng)星团发生全部(bù)的(de)碰撞时，可被观测到的(de)质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了(le)这个区(qū)域(yù)，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜研究也被认(rèn)为是(shì)暗物质存(cún)在的迄今为(wèi)止最好的(de)理论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年之后(hòu)，可(kě)见光终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留下了各(gè)相同(tóng)性的微波(bō)辐射(shè)。其(qí)中红(hóng)色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝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(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离后的二(èr)值图(tú)像进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的(de)幅(fú)度会减小，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射的测(cè)量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物质大约是(shì)普通物(wù)质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解(jiě)释星(xīng)系当中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的理论框架(jià)，就(jiù)很好地解释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与任何(hé)其他(tā)的电磁(cí)作用(yòng)，只通(tōng)过引力来(lái)相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在(zài)，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要的实(shí)验方式也不(bù)相同。在过去的(de)几十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学(xué)家们已经进(jìn)行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的(de)地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的(de)科学(xué)家声称观测到(dào)了某种(zhǒng)信(xìn)号。经(jīng)过了20多年(nián)的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的(de)6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一样。一些科学(xué)家(jiā)认为这(zhè)可(kě)能是(shì)人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银(yín)河系进行(xíng)移动，那么如果暗(àn)物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这个过(guò)程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕(rào)太阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银(yín)河系的方向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到(dào)完全一致(zhì)，这(zhè)是理(lǐ)论(lùn)上(shàng)地球穿越暗(àn)物质流最快的(de)时段。而三沙市有多少人口2022，目前三沙市有多少人口在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的(de)平面(miàn)呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这可(kě)以(yǐ)用来(lái)解释，研究人员们所(suǒ)观(guān)测到的(de)周期性信(xìn)号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信号(hào)的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客(kè)的数量(liàng)也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们(men)又在南半(bàn)球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎(hū)相(xiāng)同的实验室(shì)，这(zhè)里(lǐ)的季(jì)节(jié)与(yǔ)之前的实(shí)验(yàn)室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到相同的(de)信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据(jù)了。但是由于(yú)这个实(shí)验室(shì)刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目前还无(wú)法(fǎ)提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一(yī)台(tái)新(xīn)的望(wàng)远镜，这(zhè)台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈(hā)勃(bó)望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器提(tí)供(gōng)的(de)视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希(三沙市有多少人口2022，目前三沙市有多少人口xī)格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗(àn)物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯(sī)特(tè)芬研究发现(xiàn)，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们(men)极(jí)有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实(shí)，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不会意味(wèi)着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这(zhè)样的效应(yīng)创造生(shēng)命。当然(rán)，这些(xiē)推论的(de)大前提是要先(xiān)找到暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支(zhī)持(chí)是我更新的动(dòng)力(lì)！

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