宇宙(zhòu)是(shì)“人为(wèi)制造(zào)”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质存在的(de)证据，科学家(jiā)们在过去的几(jǐ)十(shí)年当(dāng)中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却没(méi)有发(fā)现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数(shù)学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学(xué)家们发现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不(bù)符合万有引力定律的(de)时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发(fā)现了(le)海(hǎi)王星(xīng)的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定律所取得(dé)重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升(shēng)到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一起。测量星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量一般(bān)会(huì)使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一(yī)致，就(jiù)可以确(què)定其质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光(guāng)度学(xué)的(de)质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质(zhì)量(liàng)的计算(suàn)，是利用(yòng)光谱红移(yí)测(cè)量星系(xì)团中的各(gè)个星系相(xiāng)对于(yú)星系(xì)团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来(lái)之后(hòu)，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失(shī)了(le)，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们(men)无(wú)法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们(men)束缚(fù)在星系(xì)团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系团之(zhī)外了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起作用(yòng)，这种力(lì)量来(lái)源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不(bù)可见的(de)暗质，它(tā)不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却(què)占据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只是当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的(de)运行速(sù)度就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测的结果却让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增(zēng)加(jiā)，恒(héng)星的旋转速(sù)度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据(jù)牛(niú)顿的万有引力定律，在(zài)星(xīng)系(xì)当中(zhōng)如果没(méi)有足够大的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学(xué)家们会使用(yòng)一种相对(duì)标准的方法来解(jiě)释暗物(wù)质的存在，这(zhè)种方法就是测量(liàng)星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星(xīng)系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于(yú)银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向(xiàng)心(xīn)加速度的(de)原因很可(kě)能就是(shì)存(cún)在着一种我(wǒ)们看不(bù)到的物(wù)质，是(shì)这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在(zài)。科(kē)学家根据星系外恒(héng)星轨道(dào)的速(sù)度，估(gū)算在(zài)星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的(de)质量(liàng)占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现象的(de)原因。在(zài)一(yī)项(xiàng)新的研究(jiū)当(dāng)中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了(le)一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之(zhī)一(yī)。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离(lí)析。但是科学(xué)家们使(shǐ)用(yòng)最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是可以用正(zhèng)常的(de)物质和力学(xué)定(dìng)律来解释的(de)。那(nà)么又有人提(tí)出，也许该星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另(lìng)一(yī)个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一(yī)种(zhǒng)可能(néng)就是(shì)人类对引(yǐn)力的理解还不够(gòu)全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们(men)的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的方式运(yùn)动。但是上升到(dào)星系和(hé)星团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间(jiān)的相互作(zuò)用则是不同(tóng)的方式。对于(yú)在星系团之间的(de)相互作用，科学家还(hái)引(yǐn)入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的(de)规(guī)模上，巨(jù)大的(de)质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意(yì)味着(zhe)我们需(xū)要对现(xiàn)在的物(wù)理定(dìng)律进行(xíng)修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理(lǐ)论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在宇宙当(dāng)中还(hái)有(yǒu)关于(yú)暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释(shì)的“引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系(xì)团(tuán)所(suǒ)组成(chéng)，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的(de)气(qì)体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹星系(xì)团(tuán)大部(bù)分(fēn)的(de)质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我(wǒ)们(men)通过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是(shì)集(jí)中在(zài)中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身(shēn)并不是真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远镜出了(le)什么问题(tí)，而是这样(yàn高山流水是什么意思服务项目，服务里面高山流水是什么意思px;'>高山流水是什么意思服务项目，服务里面高山流水是什么意思g)极(jí)遥远的天体和(hé)我们地球(qiú)上的(de)观测(cè)者之间。被一(yī)个质量超(chāo)级(jí)巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的东西的(de)引力，会(huì)使身后更(gèng)遥远星系(xì)的(de)光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团(tuán)观测(cè)的时候，发现它(tā)的大质量区域(yù)并(bìng)不是在中间，而(ér)是(shì)在两侧(cè)。所以(yǐ)最好(hǎo)的解释(shì)方(fāng)法就(jiù)是当星(xīng)团发生全部的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡在了(le)中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区(qū)域，并在两边(biān)形成了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹星系(xì)团(tuán)的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质(zhì)存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来(lái)自(zì)宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间背(bèi)景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表示温(wēn)度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一(yī)。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离后的(de)二值图像进行连(lián)通域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗(àn)物质，图(tú)形看(kàn)起来(lái)不应该是这样的(de)，而随着(zhe)暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星系当(dāng)中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释了(le)很多(duō)不同的观测结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存(cún)在(zài)着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们(men)不参(cān)与(yǔ)任何其他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒(lì)子的(de)存在，就相当于找到了(le)暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些(xiē)不(bù)同的目标(biāo)粒(lì)子(zi)所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行了超过50次的(de)实验(yàn)，却没有任何实(shí)质(zhì)性的(de)发现，除(chú)了一个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最大的(de)地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的(de)周期(qī)性(xìng)震荡(dàng)。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家(jiā)声(shēng)称观测到了某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年的(de)数(shù)据(jù)收集，人们(men)发现了一个有趣的事(shì)情。探测率会在(zài)每年的(de)6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科(kē)学家认为这可(kě)能是人类(lèi)发现暗物质的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物(wù)质会产生(shēng)周期(qī)性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移(yí)动，那(nà)么如果暗(àn)物(wù)质存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在以这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗物质(zhì)流(liú)，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所(suǒ)以(yǐ)有半年(nián)的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物(wù)质流(liú)最快的(de)时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际(jì)的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是(shì)这并不影响这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当(dāng)然也可(kě)能有其(qí)他的情况，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号的(de)差(chà)异也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量(liàng)也符合(hé)这个周期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动(dòng)特(tè)征和(hé)第一个实验(yàn)室是一(yī)样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗物质(zhì)所存(cún)在的非常(cháng)有力的证据了。但是(shì)由于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新(xīn)的(de)望远镜(jìng)，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的(de)视野是哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭(shì)目以待了(le)。费(fèi)米实(shí)验室粒子天体物理中心(xīn)的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的(de)效应(yīng)，这(zhè)种暗(àn)物(wù)质效应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命(mìng)的诞生(shēng)，或者(zhě)说是(shì)生命进化(huà)的一(yī)个(gè)重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会(huì)不会(huì)意(yì)味(wèi)着人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通(tōng)过这样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的(de)实际(jì)证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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