宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在(zài)科(kē)学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是(shì)什么(me)？人类(lèi)为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们(men)在过(guò)去(qù)的几十年当中进行了超(chāo)过(guò)50次的长期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现(xiàn)任何(hé)的有效(xiào)证(zhèng)据。除了(le)一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数(shù)学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们(men)发(fā)现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们(men)就会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力(lì)在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本(běn)勒(lēi)维耶就(jiù)通过天(tiān)王(wáng)星运行轨(guǐ)道(dào)的异(yì)常(cháng)，推算并且(qiě)发(fā)现了海王(wáng)星(xīng)的(de)存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥(míng)王(wáng)星的发现都(dōu)是应用万有引力定律(lǜ)所取得(dé)重(zhòng)大(dà)天文(wén)成就的例子(zi)。但是这些发现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统的尺度(dù)当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨(jù)大星系(xì)团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以(yǐ)确(què)定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要(yào)的数据(jù)是测量各(gè)个(gè)星系的(de)光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的各个星(xīng)系(xì)相对于星(xīng)系团(tuán)的(de)运(yùn)动(dòng)速度(dù)。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所(suǒ)存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这(zhè)些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的(de)引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该(gāi)被(bèi)抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的力(lì)量在起作用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光(guāng)、反(fǎn)射光，但(dàn)是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的(de)人们对这样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就会(huì)越慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增加，恒(héng)星(xīng)的(de)旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果(guǒ)没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使用(yòng)一种相对标准的(de)方法来解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现异(yì)常(cháng)的(de)结果(guǒ)，就认(rèn)为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进入(rù)其(qí)中。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电望远镜测量了(le)距离星系中(zhōng)心更远距离(lí)的(de)氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不(bù)符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，大疆无人机的电机是哪个国家的品牌 大疆是国企还是私企太阳系位(wèi)于银河(hé)系(xì)的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距(jù)离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个(gè)实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人(rén)员开始相信暗物(wù)质的(de)存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系的(de)千(qiān)分之一(yī)。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科学(xué)家(jiā)们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定(dìng)律(lǜ)来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没(méi)有任何星(xīng)系(xì)存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可(kě)能(néng)在不同尺(chǐ)度(dù)空(kōng)间(jiān)中的(de)工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不(bù)同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系(xì)团(tuán)之(zhī)间的相互(hù)作用，科学(xué)家还引入了(le)外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的(de)质量之(zhī)间会产生对(duì)彼此特(tè)殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这(zhè)意(yì)味着(zhe)我们(men)需(xū)要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定(dìng)律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多(duō)人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于(yú)暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德(dé)理论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部(bù)分的普通质量都(dōu)在星系(xì)的(de)气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导(dǎo)致温(wēn)度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星系(xì)团大(dà)部(bù)分的质量(liàng)将位于所有这些气体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的(de)质量(liàng)区域到(dào)底是(shì)不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第(dì)一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我们可以(yǐ)明(míng)显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观(guān)测者之间。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量的东(dōng)西的引(yǐn)力(lì)，会使身后(hòu)更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人(rén)们对子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)观测(cè)的时(shí)候，发现它的大(dà)质(zhì)量区域(yù)并不(bù)是在中间(jiān)，而(ér)是在两侧。所以最(zuì)好的(de)解释方(fāng)法就(jiù)是当星(xīng)团发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被(bèi)观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接(jiē)通过了这个区域，并在(zài)两边(biān)形(xíng)成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的(de)理论证(zhèng)据。

除(chú)此(cǐ)之外，还有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了(le)。经过(guò)了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较(jiào)高(gāo)的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较冷的区(qū)域(yù)，但(dàn)实(shí)际上它们之(zhī)间的温差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对(duì)前(qián)景背景分离后的二值(zhí)图像进行连(lián)通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一(yī)些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景(jǐng)辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需(xū)要的(de)大疆无人机的电机是哪个国家的品牌 大疆是国企还是私企暗物质(zhì)大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多不(bù)同的(de)观测结果。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不(bù)参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这(zhè)种粒子的(de)存在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不(bù)同的(de)目标粒(lì)子(zi)所需要(yào)的实(shí)验方式也不相同(tóng)。在过去的(de)几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不(bù)会(huì)与(yǔ)常规物质相互作用的(de)“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实质性的发现，除了一个地(dì)方，意(yì)大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地(dì)下(xià)矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上(shàng)最(zuì)大的地学(xué)实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的(de)科(kē)学家声称观(guān)测到了(le)某种(zhǒng)信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年当中每(měi)年都是一(yī)样。一些(xiē)科学(xué)家(jiā)认为这可能是(shì)人类发现暗(àn)物(wù)质的(de)第(dì)一个直接证据(jù)。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性(xìng)的年(nián)度(dù)信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那(nà)么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相(xiāng)对银河(hé)系的平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但是(shì)这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这可(kě)以用来(lái)解(jiě)释(shì)，研究人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也可能(néng)有其他的情况，造(zào)成这种年(nián)度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也符(fú)合这个(gè)周期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个(gè)几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这里的季节与之(zhī)前(qián)的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是一(yī)样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常有力的证据了。但(dàn)是(shì)由(yóu)于这个实(shí)验(yàn)室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法提供相(xiāng)应(yīng)的数据支(zhī)持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它(tā)的宽视(shì)场仪器(qì)提供的视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个关键的用途(tú)就是探索暗物(wù)质(zhì)背(bèi)后(hòu)的奥秘，对(duì)于(yú)探(tàn)测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗物质(zhì)存(cún)在(zài)，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个(gè)重要因素(sù)。

如果这一(yī)理论得到进(jìn)一步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的(de)暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在(zài)通过这样(yàng)的(de)效应创(chuàng)造(zào)生(shēng)命(mìng)。当然，这些推论的大前提是(shì)要(yào)先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么(me)小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你(nǐ)的支(zhī)持是我更(gèng)新(xīn)的(de)动力！

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