宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在(zài)科(kē)学无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在(zài)的(de)证据，科学家们在过去的几十(shí)年当中进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一(yī)书(shū)中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的(de)规律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知(zhī)的天(tiān)体通过引力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推算并且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引(yǐn)力(lì)定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是(shì)星团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹(zī)威基(jī)正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数(shù)千个(gè)星系所(suǒ)组成的(de)巨大(dà)星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一(yī)致(zhì)，就可以(yǐ)确(què)定其质量的范(fàn)围。

第(dì)一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运(yùn)动速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了(le)，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光的形式所存(cún)在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速(sù)度的(de)过(guò)程中，兹威(wēi)基发现星(xīng)系(xì)团中(zhōng)很(hěn)多星系的(de)速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的质量(liàng)所产生(shēng)的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量(liàng)在起作用(yòng)，这(zhè)种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分(fēn)不可(kě)见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它们却(què)占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是(shì)当时(shí)的(de)人们对这样的一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上(shàng)来说(shuō)，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在(zài)星系(xì)当中如(rú)果没有足够大(dà)的(de)质量来(lái)吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标准的方(fāng)法来解释暗物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学(xué)家们通过(guò)射电望远镜测(cè)量(liàng)了距离星(xīng)系中心更(gèng)远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发现它们(men)的旋转速度(dù)并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学(xué)定律。我们的太(tài)阳(yáng)系也(yě)不(bù)例外，太(tài)阳(yáng)系位(wèi)于银河系的(de)第三悬臂(bì)之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律(lǜ)进行计(jì)算(suàn)，太阳系的(de)运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大(dà)于(yú)理论速度(dù)，那么(me)产生以上这种向心(xīn)加速度(dù)的原因很可(kě)能就是(shì)存在着一种我(wǒ)们看不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物(wù)质的引力效应(yīng)将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的(de)研究人员开(kāi)始相信暗物质的(de)存在。科(kē)学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系当中暗物质(zhì)的(de)质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象的(de)原因。在(zài)一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速(sù)度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一(yī)个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存(cún)在的(de)恒(héng)星数量却只有银河系的(de)千(qiān)分之(zhī)一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析(xī)。但是科学(xué)家们使用(yòng)最先进的(de)望远镜对其(qí)进行了40个(gè)小时(shí)的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒(héng)星运动是可以用正(zhèng)常(cháng)的物质(zhì)和力学(xué)定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另(lìng)一个(gè)大(dà)星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存在。造(zào)成这些现(xiàn)象的除了暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一(yī)种可能就是人类对(duì)引力(lì)的理解还不够全面，引力很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方(fāng)式是(shì)不同的(de)，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的(de)天体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但(dàn)是上(shàng)升到星(xīng)系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互作用则是(shì)不同(tóng)的(de)方式。对(duì)于在(zài)星系团之间(jiān)的(de)相互作用，科(kē)学家还引入(rù)了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这(zhè)意味着我们(men)需要(yào)对现在的物理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关(guān)于暗物(wù)质存在的(de)其他(tā)的理论证据(jù)，这些(xiē)理论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团(tuán)，由两个(gè)碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分(fēn)的(de)普通质量都(dōu)在星系的(de)气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的(de)急(jí)剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于(yú)所有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通(tōng)过(guò不粘人的情人男人喜欢吗，男人睡情人是不是越来越有感情)什么来(lái)验证它的质量(liàng)区域(yù)到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显(xiǎn)地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产(chǎn)生了(le)巨大(dà)的形变。其(qí)实这(zhè)些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么(me)问(wèn)题，而(ér)是这(zhè)样极(jí)遥远的天体和我们(men)地(dì)球上的(de)观测者之间。被一个质(zhì)量超级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现(xiàn)象就是引力透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨(jù)大的天(tiān)体可能(néng)是(shì)超大质量(liàng)的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质量区域并不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团(tuán)发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗物质则(zé)直接通过(guò)了这个区域，并在两边(biān)形成了引(yǐn)力透镜。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被(bèi)认为是暗(àn)物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的(de)理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的(de)部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的(de)区域，但实际上(shàng)它(tā)们之(zhī)间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分(fēn)离后(hòu)的二值图像进(jìn)行(xíng)连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来(lái)不应该(gāi)是这(zhè)样的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是(shì)普通(tōng)物(wù)质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解(jiě)释星系(xì)当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同的观(guān)测结果。而暗(àn)物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任(rèn)何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通(tōng)过引力(lì)来(lái)相互作用。所以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的存(cún)在(zài)，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物质存(cún)在的实际证(zhèng)据(jù)。这种粒子到(dào)底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子(zi)所需(xū)要(yào)的实验(yàn)方(fāng)式(shì)也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年(nián)当中，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实(shí)质性(xìng)的(de)发现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米处的地(dì)下(xià)矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探测器(qì)，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到(dào)了某(mǒu)种(zhǒng)信(xìn)号(hào)。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发(fā)现了(le)一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到(dào)最(zuì)低，而且在20年(nián)当(dāng)中每年都(dōu)是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类发(fā)现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗(àn)物质会产生周期(qī)性的(de)年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那(nà)么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳(yáng)环(huán)绕银(yín)河系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则(zé)与之相(xiāng)反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳(yáng)的(de)方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最快的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又(yòu)恰(qià)好(hǎo)达到(dào)了最(zuì)慢(màn)值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的(de)情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不(bù)影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观测到的周期(qī)性信号。当(dāng)然(rán)也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度周(zhōu)期信号的(de)差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至(zhì)连意(yì)大利游客(kè)的数(shù)量(lià不粘人的情人男人喜欢吗，男人睡情人是不是越来越有感情ng)也(yě)符合(hé)这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在南半球建(jiàn)立了(le)一个几乎相同的实验室(shì)，这里的(de)季节(jié)与之前(qián)的实验室正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征和第(dì)一个(gè)实验室是(shì)一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个(gè)实验室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法提供相(xiāng)应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同(tóng)，但它的(de)宽视场仪器提(tí)供的视野是(shì)哈(hā)勃红(hóng)外(wài)仪(yí)器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学(xué)家丹(dān)琥珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理论得(dé)到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造(zào)生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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