宇宙是“人为制造(zào)”的(de)？为何(hé)会存(cún)在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么(me)？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存(cún)在的证据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了(le)超过50次的(de)长期实验，但是却(què)没有发(fā)现任何(hé)的(de)有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出(chū)版的自然(rán)哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的(de)规律。往后(hòu)的(de)几(jǐ)百年(nián)来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道(dào)出(chū)现(xiàn)异(yì)常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就会(huì)知(zhī)道，周围一(yī)定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推算并且(qiě)发斯文败类是什么意思网络用语，斯文败类是什么意思网络用语怎么说现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得(dé)重大天文成就的例(lì)子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星团的尺度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在(zài)研究和测量(liàng)后发星系团(tuán)的质量。这(zhè)是(shì)一个由数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量(liàng)星系(xì)团(tuán)的质(zhì)量一般(bān)会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各个星系的光度。

第二(èr)种是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的(de)各个(gè)星系(xì)相对于(yú)星(xīng)系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度(dù)学质(zhì)量”的(de)400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失(shī)了，或(huò)者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可(kě)见(jiàn)光的(de)形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度的过(guò)程(chéng)中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星(xīng)系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是(shì)无法将它(tā)们(men)束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出(chū)了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但(dàn)是它们(men)却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大部分(fēn)的质量(liàng)。只是(shì)当(dāng)时的人(rén)们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结果却让人感到不(bù)可(kě)思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的(de)增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够大的质量(liàng)来(lái)吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中了。基(jī)于这种现象，科学(xué)家们会使用一(yī)种相对标准的方法来(lái)解(jiě)释暗(àn)物质(zhì)的存(cún)在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量(liàng)星系当中气(qì)体在X轴上距(jù)离星系(xì)中心的距离，以及(jí)在Y轴上气(qì)体(tǐ)的(de)旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们(men)通过射电望远镜测量了距(jù)离星系(xì)中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河(hé)系的(de)第(dì)三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系正在(zài)以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远大于(yú)理论(lùn)速(sù)度，那(nà)么产(chǎn)生以上(shàng)这(zhè)种向心(xīn)加速度的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗(àn)物(wù)质(zhì)的引力(lì)效应将星系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越来(lái)越多的(de)研究人(rén)员(yuán)开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗物质的(de)质量占整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中(zhōng)，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没(méi)有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在(zài)的(de)恒(héng)星数量(liàng)却只有银河(hé)系的千分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，该(gāi)星(xīng)系(xì)必须存在暗(àn)物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个小时的(de)详细(xì)测(cè)量之(zhī)后(hòu)，发现星系(xì)中的恒(héng)星运(yùn)动是可(kě)以用正常(cháng)的(de)物(wù)质和(hé)力学定律来(lái)解(jiě)释的。那(nà)么又有人(rén)提出(chū)，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物(wù)质，已经被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的(de)附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的(de)除(chú)了(le)暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可(kě)能就(jiù)是(shì)人(rén)类对引力的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可(kě)能(néng)在(zài)不同(tóng)尺度(dù)空(kōng)间中(zhōng)的(de)工作方式(shì)是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的(de)天体会沿(yán)着它(tā)们的轨(guǐ)道(dào)，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方(fāng)式运动。但(dàn)是上升(shēng)到(dào)星系和星团的(de)尺度(dù)，引力之间的相互作(zuò)用则是不同(tóng)的(de)方(fāng)式(shì)。对于(yú)在星系团之间(jiān)的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部(bù)场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会(huì)产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)我们需要(yào)对(duì)现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很(hěn)多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物质存(cún)在的其他的(de)理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类(lèi)似(shì)这样的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的普(pǔ)通质量都在(zài)星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互(hù)作(zuò)用就会导(dǎo)致温度(dù)的(de)急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团(tuán)大(dà)部分的(de)质(zhì)量将位于所(suǒ)有这些气(qì)体所在的(de)中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底(dǐ)是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远镜传(chuán)回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照(zhào)片中我们(men)可以明(míng)显地看(kàn)到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其(qí)实这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜出了(le)什么问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远的天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被一(yī)个(gè)质量超级(jí)巨大的(de)天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的东西(xī)的引力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星(xīng)系的(de)光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这(zhè)个(gè)现象(xiàng)就(jiù)是(shì)引力透镜(jìng)效应。这个巨(jù)大的天体可能(néng)是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗(àn)物(wù)质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观(guān)测的(de)时(shí)候，发现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而(ér)是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释(shì)方法(fǎ)就是(shì)当(dāng)星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了(le)这个区域(yù)，并在两边(biān)形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是(shì)暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波(bō)辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝(lán)色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连(lián)通域提(tí)取和标(biāo)记之后(hòu)发(fā)现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗(àn)物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物质(zhì)的(de)5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒(héng)星运动所需要的(de)暗(àn)物质(zhì)比例(lì)是一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了(le)一(yī)个(gè)简单(dān)的理(lǐ)论(lùn)框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很多不同的(de)观(guān)测结(jié)果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其(qí)他(tā)的电(diàn)磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找到这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)的存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。这种粒子(zi)到(dào)底(dǐ)是什么(me)？科学家们已经(jīng)提出了数十种的(de)假想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这些不同的目(mù)标粒(lì)子所需要的实验方式也不相同。在(zài)过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了(le)寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不(bù)会与常(cháng)规物(wù)质(zhì)相互(hù)作用的(de)“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了超过50次的(de)实验，却(què)没有(yǒu)任何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米(mǐ)处的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上最(zuì)大的地学实(shí)验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一(yī)直致力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家声(shēng)称观测到了某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的(de)6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移(yí)动(dòng)，那么(me)如果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同(tóng)时(shí)地(dì)球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的(de)时间，地(dì)球(qiú)围绕(rào)太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是(shì)理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最(zuì)慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系的平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响(xiǎng)这个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认为这(zhè)可以用来解释(shì)，研(yán)究人员(yuán)们所观测(cè)到的周(zhōu)期(qī)性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年(nián)度周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连(lián)意(yì)大(dà)利游客的数量也符合(hé)这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在(zài)南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室，这里的(de)季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实(shí)验室是一(yī)样的(de)。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同(tóng)的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前(qián)还无法提(tí)供(gōng)相应(yīng)的数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的(de)望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场仪器提(tí)供的(de)视(shì)野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键的(de)用(yòng)途就(jiù)是探索(suǒ)暗(àn)物质背后(hòu)的(de)奥秘(mì)，对于(yú)探测的结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发现(xiàn)，如(rú)果暗(àn)物质存在，它们(men)极有可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会(huì)不会意味着人(rén)类并不孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗(àn)物质正在(zài)通过(guò)这样的(de)效应(yīng)创造(zào)生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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