宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存(cún)在(zài)科学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的(de)几十年当(dāng)中进(jìn)行了(le)超(chāo)过(guò)50次(cì)的长(zhǎng)期实验(yàn)，但(dàn)是却没(méi)有发(fā)现任何的有效证据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文(wén)学家们发现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合(hé)万有引力定律的(de)时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄动(dòng)它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王(wáng)星运(yùn)行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的(de)例子(zi)。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升到星系或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开始变(biàn)得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学(xué)家弗里茨兹(zī)威(wēi)基正在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团(tuán)的(de)质量(liàng)。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量一般会(huì)使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其(qí)"光(guāng)度学(xué)的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光度(dù)。

第(dì)二种是(shì)动(dòng)力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移(yí)测量(liàng)星系(xì)团中的(de)各(gè)个星系相(xiāng)对于星系(xì)团的运动(dòng)速度。当测(cè)量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度(dù)学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可见光的(de)形式所(suǒ)存(cún)在(zài)，我(wǒ)们无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测(cè)量(liàng)速度的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现(xiàn)星(xīng)系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系团内的(de)，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗(àn)质，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当(dāng)时的人们(men)对这样的一(yī)种说法不屑一顾(gù)。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离(lí)中(zhōng)心(xīn)越远的(de)恒星在(zài)其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持(chí)不变(biàn)。可是根据(jù)牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们(men)，这(zhè)些(xiē)外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基(jī)于(yú)这(zhè)种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存(cún)在(zài)，这种方法就是测量(liàng)星系(xì)当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于(yú)是科(kē)学家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星系中心更远(yuǎn)距(jù)离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引(yǐn)力定律进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速(sù)度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我(wǒ)们(men)看(kàn)不到的(de)物质，是(shì)这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越多的(de)研究1984年出生今年多大年龄，1984年出生今年多大2022ff0000; line-height: 24px;'>1984年出生今年多大年龄，1984年出生今年多大2022人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据(jù)星系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质量占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释(shì)这(zhè)个现(xiàn)象的原因(yīn)。在(zài)一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现速度上的(de)微(wēi)小差异。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了(le)一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系(xì)不(bù)多，但是星(xīng)系当(dāng)中存在(zài)的恒(héng)星数量却(què)只有银河(hé)系的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则(zé)就会分(fēn)崩离析(xī)。但(dàn)是科学家们(men)使(shǐ)用(yòng)最先进的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那(nà)么又有人(rén)提出，也许该星系(xì)的暗(àn)物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的另一(yī)个大星(xīng)系剥(bō)离了(le)。奇(qí)怪的(de)是(shì)，它的附(fù)近没(méi)有任(rèn)何星系存(cún)在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对引力的(de)理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作(zuò)方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中(zhōng)的(de)天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的(de)方式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应(yīng)的(de)概念，指的是在数百万光年的(de)规(guī)模上，巨大(dà)的(de)质量之间(jiān)会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意(yì)味着(zhe)我们需要对现在的物(wù)理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗物质存在的(de)其(qí)他的(de)理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙(méng)德理论所没(méi)法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的(de)气体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作(zuò)用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于(yú)所(suǒ)有这些(xiē)气(qì)体所在的中(zhōng)间(jiān)区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证它的(de)质量(liàng)区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在(zài)照(zhào)片中我们(men)可以明显地看到很多星(xīng)系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些星系本(běn)身并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出了什么(me)问题(tí)，而是(shì)这样极(jí)遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个(gè)超大质(zhì)量的(de)东西(xī)的引力(lì)，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的(de)黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大(dà)质量区域(yù)并不是在中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的解释方法就是当(dāng)星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中(zhōng1984年出生今年多大年龄，1984年出生今年多大2022)间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域(yù)，并在两边形成了(le)引力透(tòu)镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的(de)引力透镜研(yán)究也被认(rèn)为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老(lǎo)的(de)光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过(guò)了130多(duō)亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留(liú)下了各(gè)相同(tóng)性的(de)微波辐射。其(qí)中红(hóng)色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看(kàn)起来(lái)不应(yīng)该是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射(shè)的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物(wù)质比(bǐ)例(lì)是一(yī)致的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很(hěn)好(hǎo)地解释了很(hěn)多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇(yǔ)宙当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的(de)电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实际(jì)证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要的实(shí)验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去(qù)的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了(le)寻(xún)找这(zhè)些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有任(rèn)何实质性的发现，除了一(yī)个(gè)地(dì)方，意(yì)大(dà)利(lì)的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的地学(xué)实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个(gè)三层楼高的探测器(qì)，一直致力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子(zi)的(de)周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学(xué)家声称观测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年(nián)当中每年(nián)都是一(yī)样(yàng)。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物质的第一(yī)个直接证据(jù)。

但是为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期(qī)性的年(nián)度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系(xì)进行(xíng)移动(dòng)，那么如(rú)果暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们(men)也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的(de)时(shí)候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正(zhèng)好达到完(wán)全(quán)一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质(zhì)流(liú)最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最慢(màn)值。尽(jǐn)管(guǎn)在(zài)实际的情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系的平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期(qī)性(xìng)信(xìn)号(hào)。当(dāng)然(rán)也可能有(yǒu)其(qí)他的情况，造(zào)成这(zhè)种年(nián)度(dù)周期信号(hào)的(de)差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数量(liàng)也符合这个(gè)周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立了(le)一个几乎(hū)相(xiāng)同的实验室(shì)，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力(lì)的证(zhèng)据了(le)。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无(wú)法提供(gōng)相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个(gè)关键(jiàn)的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们(men)只能(néng)拭目以待了(le)。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者说(shuō)是(shì)生命(mìng)进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得(dé)到(dào)进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会(huì)意味着(zhe)人(rén)类并(bìng)不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过(guò)这样(yàng)的效应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前提是要先找到(dào)暗物质存(cún)在的(de)实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物(wù)质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是(shì)我更新的动(dòng)力(lì)！

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