宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的(de)证据，科学家们(men)在(zài)过(guò)去的几十年当中进(jìn)行了超过(guò)50次的(de)长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有发(fā)现任何的有效证(zhèng)据(jù)。除(chú)了(le)一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)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。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用(yòng)万有引力定律所取得重大(dà)天文成(chéng)就的(de)例子。但是这些发(fā)现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星(xīng)系被引力束(shù)缚在(zài)一起。测量(liàng)星(xīng)系团的质量一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当(dāng)两种方(fāng)法结果一致，就可以确(què)定(dìng)其(qí)质量的范围(wéi)。

第一种是获(huò)得其"光度(dù)学的(de)质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动力学(xué)质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的各个(gè)星系(xì)相(xiāng)对于(yú)星系(xì)团的运动(dòng)速(sù)度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或(huò)者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很(hěn)多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质(zhì)量所产生的引力(lì)是无法将(jiāng)它们束(shù)缚在星(xīng)系团内的(de)，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛(pāo)出星(xīng)系(xì)团之外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离(lí)中(zhōng)心越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运(yùn)行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根(gēn)据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律，在星系当中如(rú)果(guǒ)没(méi)有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外(wài)围的恒星(xīng)早(zǎo)就(jiù)被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基(jī)于(yú)这种现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用一种(zh蒸馒头开锅多少分钟熟透，蒸馒头开锅多少分钟熟透了ǒng)相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体在(zài)X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是(shì)由暗物(wù)质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了(le)距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的(de)太阳系也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加速(sù)度的原因很可能(néng)就是存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些(x蒸馒头开锅多少分钟熟透，蒸馒头开锅多少分钟熟透了iē)暗物(wù)质的引力效应将(jiāng)星系(xì)聚(jù)集在了(le)一(yī)起(qǐ)。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究人(rén)员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一(yī)可以解(jiě)释这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学(xué)家们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效应的(de)遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异(yì)。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大(dà)约(yuē)2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河系(xì)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一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学(xué)家们使用最先进的(de)望远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的(de)另(lìng)一(yī)个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何星系(xì)存在(zài)。造(zào)成这些现象的除了暗物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能就(jiù)是(shì)人(rén)类对(duì)引力的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力很可能(néng)在不(bù)同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天(tiān)体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运(yùn)动(dòng)。但是(shì)上升(shēng)到星(xīng)系和(hé)星团的(de)尺度(dù)，引力之(zhī)间(jiān)的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的规(guī)模(mó)上(shàng)，巨(jù)大(dà)的质(zhì)量之间会产生对(duì)彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在(zài)的(de)物理定(dìng)律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗物(wù)质假说理(lǐ)论就(jiù)此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其他的(de)理论证据，这些理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没法解(jiě)释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的(de)星(xīng)系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星(xīng)团，它们大(dà)部分的普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分(fēn)的(de)质量将位于(yú)所有这(zhè)些气(qì)体所在的(de)中间(jiān)区域。那么我们(men)通(tōng)过什么来验证它的质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照(zhào)片中我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到很多(duō)星(xīng)系似(shì)乎(hū)被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的(de)观测者之间(jiān)。被(bèi)一(yī)个质(zhì)量超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量(liàng)的东西的引力(lì)，会使身后更(gèng)遥(yáo)远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大(dà)的(de)天体可(kě)能是超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对子弹星系团(tuán)观测(cè)的时候，发(fā)现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释(shì)方法就是(shì)当星团发生(shēng)全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质(zhì)则直接通过(guò)了这个(gè)区域(yù)，并(bìng)在(zài)两边形(xíng)成(chéng)了(le)引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的引力(lì)透镜研究也(yě)被(bèi)认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄今(jīn)为(wèi)止最好的(de)理论证据。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性的(de)微波(bō)辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实际上它(tā)们之(zhī)间(jiān)的温差只有万(wàn)分之一(yī)。

科(kē)学家(jiā)们(men)通过对前(qián)景背景分离后的(de)二值图像进行(xíng)连(lián)通域(yù)提(tí)取和(hé)标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样的(de)，而(ér)随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测(cè)量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了(le)一个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好蒸馒头开锅多少分钟熟透，蒸馒头开锅多少分钟熟透了地解释了很(hěn)多(duō)不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存(cún)在着某种类型(xíng)的(de)粒子，它们不参与任何(hé)其(qí)他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的(de)实际证据。这种粒(lì)子到(dào)底是什么？科学家(jiā)们已经提(tí)出了(le)数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的(de)目标粒子所需要的实(shí)验(yàn)方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去(qù)的几十年当中，人(rén)类为(wèi)了(le)寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物(wù)质(zhì)”，科学家们(men)已经进行了超过50次的实验，却(què)没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地(dì)方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地球上最大(dà)的地学实(shí)验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层(céng)楼高的探测器(qì)，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年(nián)以来(lái)，这里的科学(xué)家声称观(guān)测到了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的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(nián)都(dōu)是(shì)一样。一些科(kē)学家认为这可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河(hé)系(xì)进行移动，那么(me)如果暗(àn)物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环绕(rào)银(yín)河系的(de)方向(xiàng)是一致的，而另(lìng)外(wài)半(bàn)年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好(hǎo)达(dá)到(dào)完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现(xiàn)了(le)60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可(kě)以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的(de)周期性(xìng)信号(hào)。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也(yě)可(kě)能是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意大(dà)利游客(kè)的数量(liàng)也符(fú)合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的(de)实验室(shì)，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的(de)运(yùn)动特征和第一(yī)个(gè)实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在的非常有力的(de)证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽视场仪器提供(gōng)的(de)视野是(shì)哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是(shì)探索暗物质(zhì)背后的(de)奥秘(mì)，对于探测的(de)结(jié)果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实(shí)验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可(kě)能拥有另一(yī)种神秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进化的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论(lùn)得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质会不(bù)会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在(zài)通过这样的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这(zhè)些(xiē)推(tuī)论(lùn)的大前(qián)提是要先找到暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持(chí)是我更新的动(dòng)力！

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