宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类(lèi)为了(le)寻(xún)找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在(zài)过去(qù)的几十年(nián)当中进行了超过(guò)50次的长期实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的(de)有效证据。除了(le)一(yī)个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往(wǎng)后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们(men)就(jiù)会知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并(bìng)且发现了海王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升到星系或者(zhě)是星团的尺度，事情就(jiù)开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研(yán)究和(hé)测量(liàng)后发(fā)星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测量星系团(tuán)的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结(jié)果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其质量的(de)范围。

第(dì)一种是获(huò)得(dé)其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是动力(lì)学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系(xì)相(xiāng)对于(yú)星系(xì)团的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不以可见光的(de)形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测(cè)量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度(dù)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)产生的引力(lì)是无法将它们(men)束缚在星系(xì)团(tuán)内(nèi)的，它(tā)们(men)早就应该被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非有一种(zhǒng)神秘的(de)力量在(zài)起作(zuò)用，这天肖有几个生肖 天肖是哪六个肖种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部(bù)分(fēn)不(bù)可见的(de)暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它(tā)们(men)却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的(de)一(yī)种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再(zài)一次(cì)出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒(héng)星在(zài)其轨道上的(de)运行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是(shì)他们观(guān)测的(de)结天肖有几个生肖 天肖是哪六个肖(jié)果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的(de)质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的存在(zài)，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星(xīng)系(xì)中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的(de)旋(xuán)转速度。如果出现异常(cháng)的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质的(de)力量进入(rù)其中。

于(yú)是科(kē)学家们通过(guò)射电望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)测量(liàng)了(le)距离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它们(men)的旋转速(sù)度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳系位于银河系的(de)第(dì)三(sān)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(jìn)行计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速(sù)度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系(xì)正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因很可能就是(shì)存在天肖有几个生肖 天肖是哪六个肖着一种我们看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来(lái)越多(duō)的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存(cún)在。科学(xué)家根据(jù)星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系(xì)当中暗物质(zhì)的质量(liàng)占(zhàn)整个星系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗(àn)物(wù)质并不是(shì)唯一(yī)可以解(jiě)释(shì)这个(gè)现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中，科(kē)学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文(wén)学家还发现(xiàn)了一个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但是(shì)星系当(dāng)中存在的恒星数量(liàng)却(què)只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须存在暗(àn)物(wù)质，否则(zé)就(jiù)会分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家(jiā)们使用(yòng)最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的(de)物质(zhì)和(hé)力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的(de)暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造(zào)成这些现象(xiàng)的(de)除了暗物质的假说之(zhī)外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到(dào)星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不(bù)同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了(le)外部场效应的(de)概念，指(zhǐ)的是在数百万光年(nián)的规(guī)模(mó)上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意(yì)味着(zhe)我们需要对(duì)现在的(de)物(wù)理定律进行修正，这些(xiē)发(fā)现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还(hái)有关于暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类(lèi)似(shì)这样的星(xīng)团，它们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都在星系的(de)气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候，星际气体的(de)相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的质(zhì)量将位于(yú)所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们(men)通(tōng)过什么来(lái)验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯(bó)太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中第一张全(quán)彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明(míng)显地看(kàn)到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本身并不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲(qū)了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨(jù)大的天体可能是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或(huò)者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人(rén)们(men)对子弹星系团观(guān)测(cè)的时候，发现(xiàn)它(tā)的大质(zhì)量区域并不(bù)是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当(dāng)星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气(qì)体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物(wù)质则直接通(tōng)过了这个(gè)区域，并在(zài)两(liǎng)边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子(zi)弹星系团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也(yě)被认(rèn)为(wèi)是暗物(wù)质存(cún)在的迄今为(wèi)止最好的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于(yú)可(kě)以畅通无(wú)阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿(yì)年(nián)之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留(liú)下了(le)各(gè)相同性的微波(bō)辐(fú)射。其中红色的部(bù)分表示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有(yǒu)万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们通过(guò)对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样的(de)，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐(fú)射(shè)的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与(yǔ)解释星系当(dāng)中恒(héng)星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需要的(de)暗(àn)物质比例(lì)是一致的。这(zhè)就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个(gè)简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很(hěn)多(duō)不同的(de)观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存(cún)在着某种类型的(de)粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而(ér)要(yào)寻找这些不同的目标粒(lì)子所(suǒ)需要(yào)的(de)实验方式也不相同(tóng)。在过去(qù)的几十年当中，人类(lèi)为(wèi)了(le)寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已经进行了超(chāo)过(guò)50次的实验，却(què)没(méi)有任(rèn)何实质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大(dà)利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某(mǒu)种信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一(yī)个有趣(qù)的事(shì)情(qíng)。探测(cè)率会在每年(nián)的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕(rào)着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着(zhe)我们也在以这样(yàng)的速(sù)度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向是一(yī)致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候(hòu)，地(dì)球与太阳的方(fāng)向正好达(dá)到完全(quán)一(yī)致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现了(le)60度的(de)倾斜，但是(shì)这(zhè)并(bìng)不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们所(suǒ)观测到的周期性信号。当(dāng)然也可(kě)能有其他的情况，造(zào)成这种年度周期信号的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数(shù)量(liàng)也(yě)符(fú)合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实(shí)验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非常有力(lì)的(de)证据了。但是(shì)由于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望(wàng)远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用(yòng)途(tú)就是(shì)探索暗物质背(bèi)后的(de)奥秘，对(duì)于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理(lǐ)中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持(chí)宇宙当(dāng)中生命的(de)诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进(jìn)化(huà)的一个重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理论(lùn)得(dé)到进一(yī)步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的(de)行星上，暗(àn)物质正在(zài)通(tōng)过这(zhè)样的效应创造生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大(dà)前提(tí)是要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存(cún)不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更(gèng)新的动力(lì)！

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