宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学(xué)家们在(zài)过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何(hé)的有(yǒu)效证据(jù)。除了一(yī)个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运(yùn)动(dòng)的(de)规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道出现异(yì)常(cháng)，不(bù)符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围(wéi)一(yī)定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文成(chéng)就的(de)例子(zi)。但是(shì)这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个(gè)星(xīng)系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质(zhì)量(liàng)一般会(huì)使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方(fāng)法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以确定其质(zhì)量的范(fàn)围(wéi)。

第(dì)一种是获得其(qí)"光(guāng)度(dù)学(xué)的质(zhì)量(liàng)"，需(xū)要(yào)的(de)数(shù)据是测量(liàng)各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测量(liàng)星系团中的各个星(xīng)系相(xiāng)对(duì)于星系团的运动(dòng)速度。当测量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测(cè)量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠(kào)这些(xiē)可(kě)见星系的质(zhì)量所产生(shēng)的引(yǐn)力(lì)是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的(de)力量(liàng)在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维基提出(chū)了(le)这(zhè)样部(bù)分不(bù)可见的暗(àn)质，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却(què)占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说，距(jù)离(lí)中(zhōng)心(xīn)越远的(de)恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越(yuè)慢。但是他们观(guān)测的(de)结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引力定律(lǜ)，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的(de)质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当(dāng)中了(le)。基(jī)于这种现象，科学家们会使用一种相对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如(rú)果出(chū)现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离(lí)星(xīng)系中心(xīn)更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发(fā)现(xiàn)它们的旋转速(sù)度并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系(xì)位于(yú)银河系的(de)第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的(de)运行速度(dù)应该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河(hé)系(xì)旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速(sù)度(dù)，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很可能(néng)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将(jiāng)星(xīng)系聚集(jí)在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员(yuán)开始相信暗(àn)物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的(de)速度(dù)，估算(suàn)在星系(xì)当中(zhōng)暗物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一可(kě)以解释这(zhè)个(gè)现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家(jiā)们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多(duō)，但是星系(xì)当(dāng)中存(cún)在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩(bēng)离(lí)析(xī)。但是科学家(jiā)们(men)使用最(zuì)先(xiān)进的(de)望远镜对其进行(xíng)了(le)40个小时的(de)详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒(héng)星运动是(shì)可以用正常的物质和力学定律来(lái)解(jiě)释的。那么(me)又有人提出，也(yě)许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系(xì)存在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的(de)除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对(duì)引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面(miàn)，引力很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方式(shì)是不同的(de)，这(zhè)意味着(zhe)在(zài)行星系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引(yǐn)力(lì)之间(jiān)的(de)相互作用则是(shì)不同的方式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的相(xiāng)互作(zuò)用，科学家还(hái)引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是(shì)在数百(bǎi)万(wàn)光年的规模上，巨(jù)大的质(zhì)量之间会(huì)产生对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们需要(yào)对(duì)现在(zài)的物(wù)理(lǐ)定律进行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多人(rén)认为暗(àn)物质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没(méi)法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的(de)子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成(chéng)，类似(shì)这样的星团，它们大(dà)部(bù)分的普通(tōng)质(zhì)量都在(zài)星系的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气(qì)体的相互作用就会(huì)导(dǎo)致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体所在的中间区域(yù)。那么(me)我们通过什么(me)来验证(zhèng)它的质量区域到底是(shì)不是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉(lā)伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的(de)形变(biàn)。其(qí)实(shí)这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出(chū)了什(shén)么问题(tí)，而是(shì)这样(yàng)极遥(yáo)远(yuǎn)的(de)天(tiān)体和(hé)我们地球上(shàng)的(de)观(guān)测(cè)者之(zhī)间。被一个质量超级巨(jù)大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大(dà)质量的(de)东西的引力(lì)，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象就是(shì)引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域(yù)并不是在(zài)中间，而是(shì)在两侧。所以最好的(de)解释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了(le)中间(jiān)，暗物(wù)质则直接通过了这个区(qū)域，并在两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物(wù)质存在的迄(qì)今为止最(zuì)好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后，可全国文明城市几年评选一次 全国文明城市是不是终身制见光终于可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多(duō)亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较(jiào)冷的区域，但实(shí)际上(shàng)它(tā)们之间(jiān)的温差(chà)只(zhǐ)有万分之一。

科学家(jiā)们(men)通(tōng)过对前景背景分离后的二值图(tú)像进(jìn)行连通域(yù)提取和(hé)标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗(àn)物(wù)质，图形(xíng)看(kàn)起来不应(yīng)该是这样(yàng)的，而随(suí)着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的(de)测量(liàng)值，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论(lùn)框架(jià)，就很好地解(jiě)释(shì)了很多(duō)不(bù)同的(de)观测结果。而暗(àn)物(wù)质(zhì)的本质就(jiù)是(shì)宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的粒(lì)子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互作用。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到(dào)这种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找(zhǎo)到(dào)了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子(zi)到(dào)底(dǐ)是什么？科学家(jiā)们(men)已经(jīng)提出了(le)数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的(de)目(mù)标粒子所需要的实验方式(shì)也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常(cháng)规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了(le)超过50次的实(shí)验，却没有任(rèn)何(hé)实(shí)质性的发现，除了一个(gè)地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨(sà)索(suǒ)山，隶(lì)属(shǔ)于(yú)阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实(shí)验室(shì)，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼高(gāo)的(de)探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的(de)周(zhōu)期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称(chēng)观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的(de)事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年(nián)当中每年都是一(yī)样(yàng)。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的(de)第一个直接(jiē)证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)，这意味(wèi)着我们(men)也在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的(de)速度(dù)围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地(dì)球与太阳的方向正好达(dá)到(dào)完全一致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快(kuài)的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况中，太阳系(xì)相(xiāng)对银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究(jiū)人(rén)员们(men)所(suǒ)观(guān)测(cè)到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期(qī)信号的差异(yì)也可全国文明城市几年评选一次 全国文明城市是不是终身制能(néng)是(shì)温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游客的数(shù)量(liàng)也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立了(le)一个(gè)几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这里的季节与之前的(de)实验室(shì)正好(hǎo)相反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗物(wù)质流的运(yùn)动(dòng)特征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相(xiāng)同的(de)信号，就可以成为(wèi)暗物(wù)质(zhì)所存(cún)在的非常有力的(de)证据了。但(dàn)是(shì)由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的数(shù)据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望(wàng)远镜(jìng)其(qí)中一个(gè)关键的用途就(jiù)是探索暗(àn)物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对于探测(cè)的(de)结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发(fā)现，如(rú)果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的(de)效应，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进化的(de)一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不会(huì)意味(wèi)着人类并不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这样的效(xiào)应(yīng)创造(zào)生(shēng)命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要(yào)先找到暗物质(zhì)存在的实(shí)际(jì)证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗(àn)物质到底(dǐ)存(cún)不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是我更(gèng)新的动力！

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