宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的？为何会存(cún)在(zài)科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究(jiū)竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们在过(guò)去的(de)几十年(nián)当中进行了(le)超(chāo)过(guò)50次的(de)长期实验，但是却没有发现任何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自(zì)然哲(zhé)学数(shù)学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示(shì)了(le)宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的(de)几百年来，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天体运行(xíng)轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定(dìng)律的(de)时候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的天体通过(guò)引(yǐn)力(lì)在(zài)摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是(shì)应(yīng)用万(wàn)有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都(dōu)是在恒(héng)星(xīng)系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上升到星系(xì)或(huò)者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学(xué)家(jiā)弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨(jù)大(dà)星系团，这些星(xīng)系被引力(lì)束(shù)缚在一(yī)起。测量星系团的质量一(yī)般(bān)会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其(qí)"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要(yào)的数(shù)据(jù)是测量(liàng)各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各(gè)个星(xīng)系相对于星系团的运(yùn)动速(sù)度(dù)。当测量结果(guǒ)出(chū)来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可见光的(de)形式所存在，我们(men)无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的(de)速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提出了(le)这样(yàng)部(bù)分(fēn)不(bù)可见的(de)暗(àn)质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分(fēn)的质量。只是当时(shí)的(de)人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才再一(yī)次出(chū)现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福(fú)特在观(guān)测仙女(nǚ)座(zuò)星系(xì)中(zhōng)的(de)恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人感到不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量(liàng)来(lái)吸引(yǐn)它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家们(men)会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测(cè)量星系(xì)当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过射电(diàn)望(wàng)远镜测(cè)量了距离星(xīng)系中心更远距(jù)离的(de)氢元(yuán)素，发(fā)现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的太(tài)阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系(xì)位(wèi)于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个(gè)实际速(sù)度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度(dù)，那(nà)么(me)产生(shēng)以上(shàng)这种向(xiàng)心加(jiā)速度的(de)原(yuán)因很可能就是存在着(zhe)一种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算(suàn)在(zài)星系当中暗(àn)物质(zhì)的质(zhì)量(liàng)占整个星系(xì)质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以解释(shì)这(zhè)个现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文(wén)学家(jiā)还(hái)发(fā)现了一个(gè)反(fǎn)常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中存(cún)在的恒星数(shù)量(liàng)却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运(yùn)动是可以用正(zhèng)常的物质和力学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么又有人提(tí)出(chū)，也(yě)许该星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪(guài)的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗(àn)物质的(de)假(jiǎ)说(shuō)之外(wài)，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度(dù)中的(de)天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的(de)相互作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家还引(yǐn)入了(le)外部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我们(men)需要(yào)对现在的物理定律进(jìn)行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结。但是(shì)在(zài)宇宙当(dāng)中还有关于暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的其(qí)他(tā)的(de)理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论(lùn)证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法(fǎ)解释(shì)的(de)“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它们(men)大(dà)部分的(de)普通质量(liàng)都在星系(xì)的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际气体(tǐ)的(de)相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温(wēn)度(dù)的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那(nà)么(me)我们通过什么来验证它(tā)的(de)质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当中第(dì)一(yī)张(zhāng)全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片中我们可(kě)以(yǐ)明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产一般手机电池多少毫安 4000毫安电池算大吗生(shēng)了(le)巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦伯(bó)望远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而是(shì)这样极(jí)遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质(zhì)量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更(gèng)遥远星(xīng)系(xì)的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的(de)时(shí)候，发(fā)一般手机电池多少毫安 4000毫安电池算大吗现它(tā)的大质量区域(yù)并不(bù)是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方(fāng)法就是当星团发生全(quán)部的(de)碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在(zài)了(le)中(zhōng)间(jiān)，暗物(wù)质则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并(bìng)在(zài)两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗(àn)物质存在的(de)迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留下(xià)了各(gè)相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红色(sè)的部分表(biǎo)示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则(zé)表(biǎo)示(shì)相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们(men)之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过对(duì)前景背一般手机电池多少毫安 4000毫安电池算大吗(bèi)景(jǐng)分(fēn)离(lí)后的二值图(tú)像进行连通域提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质(zhì)的(de)增加，一些峰(fēng)值的幅度(dù)会(huì)减小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射(shè)的测(cè)量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物(wù)质(zhì)的5倍(bèi)。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系(xì)当中恒星运动所需(xū)要的(de)暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学(xué)家们(men)已(yǐ)经提(tí)出了数(shù)十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒(lì)子所需要(yào)的(de)实验(yàn)方式(shì)也不相同。在过去的(de)几十年当中，人(rén)类为了寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了(le)超过(guò)50次的实验，却没(méi)有任何实质性的发现(xiàn)，除了(le)一个(gè)地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼高(gāo)的探测(cè)器(qì)，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们发现了一(yī)个有趣(qù)的事(shì)情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在(zài)20年当(dāng)中每年(nián)都是一样。一些科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可能(néng)是(shì)人类发(fā)现暗物质(zhì)的(de)第一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太(tài)阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕着银河(hé)系进行移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过(guò)程中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太(tài)阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河系(xì)的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地球与太阳的方(fāng)向正好(hǎo)达(dá)到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中，太(tài)阳系相对银河系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论(lùn)的(de)有(yǒu)效性。

因(yīn)此(cǐ)科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们所观(guān)测(cè)到的(de)周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种年度周期(qī)信号的(de)差(chà)异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数(shù)量(liàng)也符(fú)合这个周(zhōu)期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了(le)一个几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里(lǐ)可以得(dé)到相同的信号(hào)，就可以成为暗(àn)物(wù)质所存在(zài)的(de)非常有力的证(zhèng)据(jù)了。但是由(yóu)于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不(bù)久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法(fǎ)提供(gōng)相应的数(shù)据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗物质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于探(tàn)测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)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(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或(huò)者说(shuō)是生命进化的(de)一个(gè)重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到(dào)进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物(wù)质会不会(huì)意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的(de)效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找到(dào)暗(àn)物质存在(zài)的实际(jì)证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动(dòng)力！

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