宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在(zài)科学无(wú)法解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的(de)证(zhèng)据(jù)，科(kē)学家们(men)在(zài)过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当中(zhōng)进行了超过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的(de)自(zì)然哲(zhé)学数(shù)学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动(dòng)的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通过引力(lì)在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应(yīng)用万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文成就(jiù)的(de)例子。但是这(zhè)些发现都是在(zài)恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们(men)上升到星系或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后(hòu)发星(xīng)系团的(de)质量(liàng)。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量(liàng)星(xīng)系团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一(yī)种是获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各(gè)个(gè)星系的光(guāng)度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力(lì)学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量星系团(tuán)中的各个星系(xì)相对于(yú)星系团(tuán)的运(yùn)动(dòng)速度。当(dāng)测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的(de)400倍(bèi)。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有99%的(de)质量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不(bù)以可见光的形式所存在(zài)，我们无(wú)法看(kàn)到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中(zhōng)很多(duō)星系的(de)速(sù)度比(bǐ)理论上要快得多(duō)，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束(shù)缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了(le)，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这(zhè)样(yàng)部分不可见的暗质(zhì中国允许士兵投降吗 如果打仗了警察用上吗)，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质量(liàng)。只是(shì)当时的人们(men)对这样(yàng)的一(yī)种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观(guān)测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离(lí)中心越远的恒星在其(qí)轨道(dào)上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测(cè)的(de)结果却让(ràng)人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随(suí)着与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星(xīng)系(xì)当(dāng)中如果没有足够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法来解(jiě)释暗(àn)物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果出(chū)现异常的结(jié)果，就认为(wèi)是由暗物质(zhì)的(de)力量进入其(qí)中。

于是科学家们(men)通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心更远距(jù)离的(de)氢元素，发现它们的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位(wèi)于(yú)银河系的(de)第三悬臂之上，距离(lí)银(yín)河系(xì)中心(xīn)2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕(rào)银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远大于(yú)理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速(sù)度的原因很(hěn)可(kě)能(néng)就是(shì)存在(zài)着一种我们看(kàn)不到(dào)的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一(yī)起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星系(xì)当中暗物质的(de)质量(liàng)占(zhàn)整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以解释(shì)这个现象的原因。在一项新(xīn)的研(yán)究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速(sù)度(dù)上的(de)微小差异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发(fā)现了一个(gè)反常的(de)星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那么(me)又有人(rén)提(tí)出，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附(fù)近的另一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是人类对(duì)引力的理解还(hái)不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺度空(kōng)间中的工作(zuò)方(fāng中国允许士兵投降吗 如果打仗了警察用上吗)式是(shì)不同的，这意味着(zhe)在(zài)行星(xīng)系尺(chǐ)度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间(jiān)的(de)相互(hù)作用，科学家还引入了外(wài)部(bù)场(chǎng)效应(yīng)的概念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万(wàn)光年的规模上，巨大的(de)质量之间会产生(shēng)对彼此特殊(shū)的(de)效(xiào)果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意(yì)味着我们需要(yào)对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进行(xíng)修正，这些(xiē)发(fā)现也(yě)让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他的(de)理论(lùn)证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光(guāng)年的子(zi)弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的(de)气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于(yú)所有(yǒu)这(zhè)些气体(tǐ)所在的中(zhōng)间区(qū)域。那么我们通过什(shén)么来验证它的(de)质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩的高(gāo)清照片(piàn)，在照片中我们(men)可以明(míng)显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大(dà)的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上(shàng)的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量的东西(xī)的引力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星系(xì)的(de)光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能是(shì)超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当人们(men)对(duì)子弹星系团(tuán)观(guān)测(cè)的时候(hòu)，发现它的大(dà)质量区域并不是(shì)在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的(de)解释方(fāng)法就是当(dāng)星团发生全(quán)部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观(guān)测到(dào)的质(zhì)量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄(qì)今为(wèi)止(zhǐ)最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过(guò)了(le)130多亿(yì)年之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微波(bō)辐(fú)射。其中红色的(de)部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学(xué)家们(men)通过对前(qián)景背景分离(lí)后的二值图像进行(xíng)连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而(ér)随(suí)着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释了(le)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(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互(hù)作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提出了数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)不同的目(mù)标粒(lì)子所需要的实验方式也不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类为了(le)寻找这(zhè)些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常(cháng)规物(wù)质相互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的(de)发现，除了(le)一个地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地(dì)下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的(de)地学实验室(shì)，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物(wù)质粒子(zi)的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收(shōu)集(jí)，人们发现(xiàn)了(le)一个有趣(qù)的事(shì)情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人(rén)类发现暗物质的(de)第一个直接证据(jù)。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的(de)年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的(de)时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是(shì)理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗(àn)物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响(xiǎng)这个(gè)理论(lùn)的有效(xiào)性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用来解(jiě)释(shì)，研究(jiū)人员(yuán)们所观测到的周期(qī)性(xìng)信号。当(dāng)然也可(kě)能有其他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度(dù)周期(qī)信(xìn)号的差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也(yě)符合(hé)这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在(zài)南半球建立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以(yǐ)得(dé)到相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的(de)非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台太空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜大(dà)小(xiǎo)跟(gēn)哈(hā)勃(bó)望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器(qì)提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是(shì)探索(suǒ)暗物质背后的奥(ào)秘(mì)，对于探(tàn)测的(de)结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理(lǐ)中心的(de)科(kē)学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在(zài)，它们极(jí)有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或(huò)者(zhě)说(shuō)是生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正在通过这样(yàng)的效应(yīng)创造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要(yào)先(xiān)找到(dào)暗(àn)物(wù)质存(cún)在的(de)实际证据。那(nà)么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存(cún)不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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