宇(yǔ)宙是(shì)“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的(de)几十年当中进行(xíng)了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现任何的(de)有(yǒu)效证据。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲(zhé)学数(shù)学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符合(hé)万有引(yǐn)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(guò)引力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨(guǐ)道(dào)的(de)异(yì)常(cháng)，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应用(yòng)万(wàn)有引(yǐn)力定律所取得(dé)重大(dà)天文成就的(de)例子。但是(shì)这些发现(xiàn)都是(shì)在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升到星系或者是(shì)星团的尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究(jiū)和测量(liàng)后发星(xīng)系(xì)团的质量(liàng)。这是一(yī)个(gè)由数(shù)千个星(xīng)系所组成的巨(jù)大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一(yī)起。测(cè)量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质(zhì)量的(de)范围(wéi)。

第一种是获(huò)得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个(gè)星(xīng)系的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)的(de)各个星系(xì)相对(duì)于星系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们(men)无法看到。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多(duō)星系的(de)速度比理(lǐ)论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可5k是多少钱，5k是多少钱人民币见星系(xì)的质量(liàng)所(suǒ)产生(shēng)的(de)引力是(shì)无法(fǎ)将它们束(shù)缚(fù)在星(xīng)系(xì)团内的(de)，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力(lì)量(liàng)来(lái)源于(yú)某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样(yàng)部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们却(què)占据(jù)着(zhe)宇宙中绝(jué)大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当(dāng)时的人们对(duì)这(zhè)样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才(cái)再一次出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的(de)恒星(xīng)在(zài)其(qí)轨(guǐ)道上的运(yùn)行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标(biāo)准的(de)方法来解释暗物(wù)质的(de)存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距(jù)离星系中(zhōng)心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质的力(lì)量进入(rù)其中。

于是(shì)科(kē)学家们通(tōng)过(guò)射(shè)电望远镜测量了距离星系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度并(bìng)不符合(hé)牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位(wèi)于(yú)银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定(dìng)律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的(de)运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度(dù)远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向心(xīn)加速度(dù)的原(yuán)因(yīn)很(hěn)可能(néng)就是存(cún)在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的(de)物质，是这(zhè)些暗(àn)物(wù)质的引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现了(le)一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先进(jìn)的(de)望远镜对(duì)其进行了(le)40个小(xiǎo)时的详细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用(yòng)正(zhèng)常的物质和力(lì)学定(dìng)律(lǜ)来解释的(de)。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的(de)暗(àn)物质(zhì)，已经被附(fù)近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任何星系存(cún)在。造(zào)成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一(yī)种可能就是人类对引(yǐn)力的(de)理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式(shì)是(shì)不同的，这意(yì)味着在(zài)行(xíng)星系尺(chǐ)度(dù)中(zhōng)的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们(men)所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但(dàn)是上升到星系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的概念(niàn)，指的是(shì)在(zài)数(shù)百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生(shēng)对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这意(yì)味着我们(men)需要(yào)对现(xiàn)在(zài)的(de)物理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在(zài)的其(qí)他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的星团(tuán)，它们大部(bù)分的普通质(zhì)量都(dōu)在(zài)星系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团(tuán)以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发生碰撞(zhuàng)的(de)时(shí)候，星际气体的相(xiāng)互作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气体所在的(de)中间区(qū)域。那么我(wǒ)们(men)通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是(shì)集中(zhōng)在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以(yǐ)明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其(qí)实(shí)这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地(dì)球上的(de)观(guān)测者之间(jiān)。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大(dà)质量(liàng)的(de)东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系(xì)的(de)光都(dōu)发(fā)生了(le)扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发(fā)现它的大(dà)质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域(yù)，并(bìng)在(zài)两边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的(de)区(qū)域(yù)，蓝(lán)色(sè)则表示(shì)相对较(jiào)冷的(de)区(qū)域，但实际上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后(hòu)的二值图(tú)像(5k是多少钱，5k是多少钱人民币xiàng)进行连(lián)通(tōng)域提取(qǔ)和标(biāo)记(jì)之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形(xíng)看起来不(bù)应该是这样的，而随着(zhe)暗物(wù)质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射的测量值，我们(men)需要(yào)的(de)暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字(zì)与解释星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意味(wèi)着。

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(guān)测结果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就(jiù)是(shì)宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种类(lèi)型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与任何其他的(de)电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就(jiù)相(xiāng)当(dāng)于找(zhǎo)到了(le)暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到底是(shì)什(shén)么(me)？科学家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标(biāo)粒子(zi)所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过(guò)50次的(de)实验，却(què)没有任何实质性(xìng)的(de)发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的(de)地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高的探测器(qì)，一直致力于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观(guān)测到了某(mǒu)种信(xìn)号。经过了(le)20多年(nián)的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是一(yī)样。一些科学家认为(wèi)这可能是(shì)人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么(me)暗物质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太(tài)阳(yáng)系正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速(sù)度在穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这个(gè)过(guò)程中(zhōng)会产生相(xiāng)应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河(hé)系的方(fāng)向是(shì)一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为这可(kě)以用来解释，研究人(rén)员们所(suǒ)观(guān)测到的周期性信号。当然也可(kě)能(néng)有(yǒu)其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信号的(de)差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至5k是多少钱，5k是多少钱人民币连意大利(lì)游客(kè)的数量也符合这个(gè)周期(qī)的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物质流的(de)运动特(tè)征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的(de)非常(cháng)有力的证据了。但是(shì)由于(yú)这个实(shí)验室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至目前还无(wú)法提供相应的(de)数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南(nán)希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用(yòng)途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗(àn)物质存在(zài)，它们极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的(de)大前(qián)提是(shì)要(yào)先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不(bù)存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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