宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质(zhì)存在的证据(jù)，科学家们在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何(hé)的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自然哲学(xué)数学原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭(jiē)示了(le)宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动(dòng)的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些(xiē)天(tiān)体运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合(hé)万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知(zhī)道，周围一(yī)定有未知的天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在恒星系(xì)统(tǒng)的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是(shì)一个由(yóu)数千个(gè)星系所组成的(de)巨大星系团，这(zhè)些(xiē)星(xīng)系被(bèi)引力束(shù)缚在一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结(jié)果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的(de)质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中(zhōng)的各(gè)个星(xīng)系相对于(yú)星(xīng)系团(tuán)的(de)运动速(sù)度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并(bìng)不以可(kě)见光的(de)形式所存(cún)在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系(xì)的速度比理论(lùn)上要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量(liàng)所产生的(de)引力是无法将(jiāng)它们束缚在(zài)星系团内(nèi)的(de)，它(tā)们早就应该被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除(chú)非有一(yī)种神(shén)秘(mì)的力(lì)量在(zài)起作用(yòng)，这种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐(yǐn)形的(de)物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大(dà)部分的质量(liàng)。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福(fú)特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但(dàn)元的结构和部首是什么意思，元的结构和部首是什么字是(shì)他们(men)观测的(de)结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎(hū)保持不变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没(méi)有足够大的(de)质(zhì)量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准的(de)方法来解释(shì)暗物(wù)质的存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是测(cè)量星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上(shàng)距(jù)离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗(àn)物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于(yú)是(shì)科学(xué)家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素(sù)，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于(yú)银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引力定律进(jìn)行计(jì)算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上这种向心加(jiā)速度(dù)的原因很可(kě)能就是存在着一种我(wǒ)们(men)看不到的物质(zhì)，是(shì)这些暗物质的(de)引力效应将星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研究人员开(kāi)始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道(dào)的速(sù)度，估(gū)算(suàn)在星系当中暗物质(zhì)的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释这(zhè)个现象的(de)原因(yīn)。在一项新的研究(jiū)当中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出(chū)现速度上的(de)微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和(hé)银河系不多，但是星(xīng)系当中存在(zài)的(de)恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，该星系必须存在(zài)暗物(wù)质(zhì)，否则就会(huì)分(元的结构和部首是什么意思，元的结构和部首是什么字fēn)崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对(duì)其进行了(le)40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的(de)物质和力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗(àn)物(wù)质，已经被附(fù)近的(de)另一个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗物质的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的(de)理解还不够(gòu)全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作(zuò)方式是(shì)不(bù)同(tóng)的，这(zhè)意味着在行(xíng)星(xīng)系(xì)尺度中的天体会(huì)沿(yán)着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的相互(hù)作用(yòng)则是不同的方式(shì)。对于在(zài)星系团之间的(de)相互(hù)作(zuò)用，科(kē)学家(jiā)还引入了外(wài)部场效应(yīng)的概念，指的是在数百(bǎi)万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的(de)物(wù)理定律进行修正，这些发现也(yě)让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于(yú)暗(àn)物质(zhì)存在的其他的理论(lùn)证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分的普通(tōng)质(zhì)量都(dōu)在星(xīng)系的(de)气体当中。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的(de)相互作用就会导致温(wēn)度的(de)急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅降低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分(fēn)的(de)质(zhì)量将(jiāng)位于所有这些气(qì)体所在的(de)中(zhōng)间区域。那么我们(men)通过什么来验证它的质量区域(yù)到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可(kě)以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些星系本身(shēn)并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是(shì)韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的(de)观测者之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星(xīng)系的(de)光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当(dāng)人(rén)们对子弹星(xīng)系团观测(cè)的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到(dào)的质量气体(tǐ)被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被(bèi)认为是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷的区域，但实(shí)际上它们(men)之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域(yù)提取和(hé)标(biāo)记之后发(fā)现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会(huì)减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物(wù)质大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当(dāng)中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要(yào)的(de)暗(àn)物(wù)质比例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗物(wù)质(zhì)的(de)本质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型(xíng)的粒子(zi)，它们(men)不参与任何其他的电(diàn)磁作(zuò)用(yòng)，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到底是什么(me)？科学(xué)家们已经提出了(le)数十种的(de)假想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实(shí)验(yàn)，却(què)没有任何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着(zhe)地(dì)球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼(lóu)高的探(tàn)测器(qì)，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来(lái)，这里(lǐ)的(de)科学家声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣(qù)的(de)事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年的6月份(fèn)达到(dào)峰值(zhí)，然(rán)后(hòu)在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一(yī)些科学(xué)家(jiā)认为这可能是人类发(fā)现暗物质(zhì)的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会(huì)产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着(zhe)银河系(xì)进(jìn)行(xíng)移动，那么如果暗(àn)物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在(zài)以这样(yàng)的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银(yín)河系的方向是(shì)一致的，而另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可以用来(lái)解释，研究人员们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的(de)差异(yì)也(yě)可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚(shèn)至连意(yì)大利游客的(de)数量也(yě)符合这个(gè)周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球(qiú)建立了(le)一个几(jǐ)乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质流的(de)运动特(tè)征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的(de)信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物(wù)质所存(cún)在的(de)非常(cháng)有力(lì)的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截(jié)至(zhì)目前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提(tí)供的视(shì)野(yě)是(shì)哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其中一个关(guān)键的(de)用途就(jiù)是探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实(shí)验室粒子天体物理中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在(zài)，它们极(jí)有可能拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命进化的(de)一个(gè)重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得(dé)到进一步的(de)证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会不元的结构和部首是什么意思，元的结构和部首是什么字会意味着人(rén)类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在(zài)通过这(zhè)样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然(rán)，这些(xiē)推论的大前提(tí)是要先找到(dào)暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更(gèng)新的动力！

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