宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的(de)？为何会(huì)存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗(àn)物质存在的(de)证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期(qī)实(shí)验(yàn)，但是(shì)却(què)没有发现任(rèn)何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的(de)自(zì)然(rán)哲学数(shù)学原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭(jiē)示(shì)了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的(de)几百年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体战狼3什么时候上映？运(yùn)行(xíng)轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异常，推(tuī)算(suàn)并且(qiě)发(fā)现了海王(wáng)星的(de)存在(zài)。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是(shì)应用万(wàn)有引力(lì)定律所(suǒ)取得重大(dà)天文成就的例子(zi)。但是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统的(de)尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或(huò)者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测(cè)量(liàng)后发星(xīng)系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系(xì)所组成的巨(jù)大星系团，这(zhè)些星系(xì)被引(yǐn)力束缚在一起(qǐ)。测量星(xīng)系(xì)团(tuán)的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就(jiù)可以确定其(qí)质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度(dù)学(xué)的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第(dì)二(èr)种(zhǒng)是(shì)动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的各个(gè)星系相对于星(xīng)系团的(de)运(yùn)动(dòng)速度。当(dāng)测(cè)量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度(dù)学(xué)质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不(bù)以可见光的形(xíng)式(shì)所存在，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现(xiàn)星系(xì)团中(zhōng)很(hěn)多星(xīng)系的速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引(yǐn)力是无(wú)法将它们束缚在星系团内的(de)，它(tā)们早就(jiù)应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出了(le)这(zhè)样部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部(bù)分的质量(liàng)。只是(shì)当时的人(rén)们(men)对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文(wén)学(xué)家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果(guǒ)却让(ràng)人感到(dào)不(bù)可思议(yì)。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎(hū)保持不变。可(kě)是根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系(xì)当(dāng)中如果没(méi)有足够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种现象，科学家们(men)会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对(duì)标准的(de)方法来(lái)解释暗(àn)物质的(de)存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由(yóu)暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了(le)距离星系中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符战狼3什么时候上映？合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位于(yú)银河系的(de)第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际(jì)上(shàng)，太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)银河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的(de)引力效应(yīng)将星系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这时(shí)开始，越(yuè)来(lái)越多的研究(jiū)人员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的(de)存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物(wù)质的(de)质量(liàng)占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项新的研究当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还(hái)发(fā)现(xiàn)了(le)一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不(bù)多，但是星系当(dāng)中存在(zài)的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动(dòng)是(shì)可(kě)以用正常的物质和(hé)力(lì)学定(dìng)律来解释的(de)。那么又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造(zào)成这些现(xiàn)象的(de)除了(le)暗物(wù)质的(de)假说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是(shì)人类对引力的(de)理(lǐ)解(jiě)还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是(shì)不同的，这意(yì)味着在(zài)行星系尺度中的天体会(huì)沿着(zhe)它们(men)的轨道，按(àn)照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升(shēng)到星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星系团之(zhī)间的相互作用，科学家还(hái)引入了(le)外部场效(xiào)应的概念，指的是(shì)在(zài)数百万(wàn)光(guāng)年(nián)的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要(yào)对现在(zài)的物(wù)理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物(wù)质假说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗物质存在(zài)的其他(tā)的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它们(men)大部(bù)分的普通质量都在星(xīng)系的(de)气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的(de)时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用(yòng)就会导致温度的急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在(zài)理(lǐ)论上，在(zài)碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些(xiē)气体所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那么我们(men)通过什么来(lái)验(yàn)证它的(de)质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出(chū)了(le)什(shén)么问题(tí)，而是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体和我们地(dì)球上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个(gè)区域(yù)，并在两边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存(cún)在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光(guāng)终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光(guāng)在(zài)宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了(le)各相同性的(de)微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值(zhí)图像进行连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗(àn)物(wù)质的增加，一些峰值的(de)幅度会(huì)减小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测(cè)量值(zhí)，我们需要的(de)暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了(le)一个简单的(de)理论框架(jià)，就很好地解释(shì)了很多不同(tóng)的观(guān)测结果。而暗(àn)物质(zhì)的(de)本(běn)质就(jiù)是(shì)宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已(yǐ)经提出了(le)数十(shí)种的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同的(de)目标粒子(zi)所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进(jìn)行了(le)超(chāo)过50次(cì)的(de)实验(yàn)，却没有任何(hé)实质性(xìng)的(de)发现，除(chú)了一个地方，意大利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探(tàn)测器(qì)，一直(zhí)致(zhì)力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到(dào)了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年的(de)数(shù)据收集(jí)，人们发现(xiàn)了(le)一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一(yī)些科学家认为(wèi)这可(kě)能是人(rén)类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了(le)太(tài)阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着(zhe)我们(men)也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个(gè)过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的(de)时间，地(dì)球围绕(rào)太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方向是一(yī)致的，而另外半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月份的时候(hòu)，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系(xì)相对银(yín)河系的平(píng)面呈现了60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是这并不影响这个(gè)理论的(de)有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员们所观测到(dào)的周期性信(xìn)号。当然也(yě)可能有其(qí)他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差(chà)异也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游(yóu)客(kè)的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立(lì)了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的实(shí)验室正好相反，而(ér)在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以得到相(xiāng)同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为(wèi)暗物质所存在(zài)的非常有力的证据了(le)。但(dàn)是由于这个(gè)实验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应(yīng)的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈(hā)勃红外(wài)仪(yí)器的(de)100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中(zhōng)一(yī)个关键(jiàn)的用途就是(shì)探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物(wù)质效(xiào)应，会支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进(jìn)一步(bù)的证(zhèng)实，那么(me)遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗物质会(huì)不会意味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中某(mǒu)个角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找到暗物质存(cún)在(zài)的(de)实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动(dòng)力！

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