宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的(de)？为何会存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质(zhì)存(cún)在的证据(jù)，科学家(jiā)们在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十(shí)年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却(què)没有发现任何的(de)有效证据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年(nián)来(lái)，当天文(wén)学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就(jiù)通过天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的(de)异(yì)常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引力定(dìng)律所取得重大(dà)天文成(chéng)就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们(men)上升到星系或者(zhě)是(shì)星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数(shù)千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法(fǎ)结果一(yī)致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测(cè)量各个(gè)星系的光度(dù)。

第(dì)二(èr)种是动力(lì)学(xué)质(zhì)量的(de)计(jì)算，是利用光谱红移测量(liàng)星系(xì)团中(zhōng)的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团的运动速(sù)度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的(de)是，在测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系团中很多星(xīng)系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的(de)质量所(suǒ)产(chǎn)生的引力是(shì)无法(fǎ)将它们(men)束缚在星(xīng)系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量(liàng)在(zài)起作(zuò)用，这(zhè)种力量来(lái)源于(yú)某种隐(yǐn)形(xíng)的(de)物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部(bù)分(fēn)不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它(tā)们(men)却占据着宇宙中绝大(dà)部分的(de)质(zhì)量(liàng)。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法不(bù)屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再(zài)一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心越远的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在(zài)星系(xì)当中如果没有足够大的质(zhì)量(liàng)来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们会使用一(yī)种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的(de)距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如(rú)果出现异常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物(wù)质的力量(liàng)进入(rù)其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们通过射电(diàn)望(wàng)远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星系中心更(gèng)远距离的(de)氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实(shí)际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理(lǐ)论速度，那(nà)么(me)产(chǎn)生(shēng)以上这种向心加(jiā)速度的原因很可能就是(shì)存在着一种我(wǒ)们(men)看不到的物质，是(shì)这些暗物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的(de)研究人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存在。科(kē)学(xué)家根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的(de)速(sù)度，估算在星(xīng)系(xì)当中暗物质的质量占整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯(wéi)一可以解释(shì)这个(gè)现象的原因。在一(yī)项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发现了一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距(jù)离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不(bù)多，但是星系当(dāng)中存在的(de)恒星数量却(què)只有银河(hé)系(xì)的千分之一(yī)。

所以在(zài)理论上，该星系必须存(cún)在(zài)暗(àn)物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对(duì)其进(jìn)行了(le)40个小时的(de)详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物(wù)质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇(qí)怪(guài)的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗(àn)物质的假说(shuō)之外(wà岳飞满江红多少字不含标点，岳飞《满江红》多少字加标点i)，另一(yī)种可(kě)能就是人类对(duì)引力的理解还不够全面，引力很可(kě)能(néng)在不(bù)同(tóng)尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工作方式(shì)是不(bù)同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式(shì)运(yùn)动。但是(shì)上(shàng)升到星系和星团的(de)尺(chǐ)度，引力之间的(de)相互(hù)作用则是不(bù)同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的(de)概念，指的是在数百万光(guāng)年的(de)规(guī)模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着(zhe)我们需要对现在的(de)物理定律进行修(xiū)正，这些(xiē)发现也让(ràng)很多(duō)人认为暗(àn)物(wù)质假说理论(lùn)就(jiù)此终结。但(dàn)是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没(méi)法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似(shì)这(zhè)样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系(xì)的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的(de)时候，星际气(qì)体的(de)相互作用(yòng)就(jiù)会导致温度(dù)的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的(de)质量将位于所有这些气体(tǐ)所在(zài)的中(zhōng)间区域(yù)。那(nà)么我们通(tōng)过什么来(lái)验证它的(de)质量(liàng)区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可(kě)以明显地(dì)看到很多(duō)星系似乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出(chū)了什(shén)么(me)问题，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被一个(gè)质量超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西(xī)的(de)引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个(gè)现象就(jiù)是引力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大(dà)质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大(dà)质(zhì)量区域(yù)并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测(cè)到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则(zé)直接通过(guò)了(le)这(zhè)个(gè)区域，并在两边形成(chéng)了引力(lì)透镜(jìng)。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄(qì)今为(wèi)止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于(yú)可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留(liú)下了各(gè)相同性的(de)微波辐射。其(qí)中红(hóng)色的部(bù)分表示温度较高的(de)区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景背(bèi)景分离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后(hòu)发(fā)现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会(huì)减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是(shì)普通物质的5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地(dì)解(jiě)释了很多不同的(de)观(guān)测结果。而暗(àn)物质的本(běn)质(zhì)就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存(cún)在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出(chū)了(le)数十(shí)种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标(biāo)，而(ér)要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒子(zi)所需(xū)要的实验方式也不(bù)相同。在过去的几十(shí)年(nián)当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但是为什么(me)暗(àn)物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了(le)太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度(dù)围绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕(rào)太(tài)阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银(yín)河(hé)系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方(fāng)向正好达到完全(quán)一致，这是(shì)理论(lùn)上地球穿(chuān)越暗(àn)物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影响这(zhè)个理论(lùn)的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学家(jiā)认为这(zhè)可以用来解释，研究人员(yuán)们(men)所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符(fú)合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南(nán)半球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实(shí)验室(shì)，这里的季节与之前的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流的运(yùn)动特(tè)征(zhēng)和(hé)第一(yī)个实验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以(yǐ)得到相(xiāng)同的(de)信(xìn)号(hào)，就可(kě)以成为(wèi)暗(àn)物(wù)质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其中一(yī)个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命(mìng)岳飞满江红多少字不含标点，岳飞《满江红》多少字加标点的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得(dé)到(dào)进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前提是要(yào)先找到暗物质存在(zài)的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动(dòng)力！

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