宇宙(zhòu)是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质存在的证(zhèng)据(jù)，科学(xué)家们(men)在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验(yàn)，但是却没有发(fā)现任何(hé)的(de)有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿(dùn)发表(biǎo)了万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年(nián)来(lái)，当天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引(yǐn)力在(zài)摄(shè)动它的(de)轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天(tiān)王星(xīng)运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但(dàn)是这(zhè)些(xiē)发现都是在(zài)恒星系统(tǒng)的(de)尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升到星系或(huò)者是星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威基正在(zài)研究和测量后(hòu)发星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个由数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第(dì)一种是(shì)获(huò)得其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然(rán)是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座(zuò)星系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质(zhì)量(liàng)并不(bù)以可见光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们(men)无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度(dù)比理论上要(yào)快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的(de)质量所(suǒ)产生的引力(lì)是(shì)无法将它们束缚在(zài)星系团内(nèi)的(de)，它们早就应该被抛出星系(xì)团(tuán)之(zhī)外了(le)，除非有一种神(shén)秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提(tí)出了(le)这样部分不(bù)可见(jiàn)的(de)暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之(zhī精彩演绎是什么意思解释，精彩演绎是啥意思)后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行(xíng)速度(dù)就会(huì)越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人(rén)感到(dào)不可思议。

随(suí)着与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没有(yǒu)足够大的(de)质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们(men)会使用一(yī)种(zhǒng)相对标准的方法来解释(shì)暗物质的(de)存(cún)在，这种方(fāng)法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果出现异(yì)常的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物(wù)质的(de)力(lì)量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合(hé)牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系(xì)位于银河(hé)系的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银(yín)河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定律进行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远远大(dà)于(yú)理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速度的(de)原因(yīn)很可能(néng)就是存在着一种我(wǒ)们(men)看(kàn)不到的物质，是这(zhè)些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物(wù)质的存(cún)在。科学家根据星(xīng)系外恒(héng)星轨道的速度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物(wù)质的质(zhì)量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯(wéi)一可(kě)以解(jiě)释这(zhè)个(gè)现象的原因。在(zài)一(yī)项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出(chū)现速度(dù)上的微小差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒(héng)星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千分之(zhī)一(yī)。

所(suǒ)以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对(duì)其(qí)进行了(le)40个(gè)小时的详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力(lì)学定律来解释(shì)的(de)。那么(me)又(yòu)有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些(xiē)现象的除(chú)了(le)暗物质的假说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可能就是(shì)人类(lèi)对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中的(de)工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的(de)天体会沿(yán)着它们的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方(fāng)式运动。但是上升到(dào)星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的(de)相互(hù)作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团(tuán)之间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)，科学家(jiā)还引入了(le)外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的(de)质量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立(lì)，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这些发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中还有关于暗物质(zhì)存在(zài)的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为37亿光(guāng)年的子弹星系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所(suǒ)组成(chéng)，类似(shì)这样的星团，它(tā)们大部分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作(zuò)用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来(lái)验证它的质量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了(le)什么问题，而是这(zhè)样极遥远的(de)天体和我们(men)地球上的观(guān)测者之间。被一(yī)个质量(liàng)超(chāo)级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东(dōng)西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个(gè)现(xiàn)象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是(shì)超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时(shí)候，发现它(tā)的大质(zhì)量区域并不(bù)是在中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并(bìng)在两边(biān)形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力透镜研(yán)究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的(de)理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可(kě)见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的(de)区(qū)域，但(dàn)实际上它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们(men)通过(guò)对(duì)前景背(bèi)景分(fēn)离(lí)后的二值图(tú)像进(jìn)行(xíng)连通域提取和(hé)标记之(zhī)后发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的(de)增加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐射(shè)的(de)测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星(xīng)系(xì)当中恒(héng)星(xīng)运动所(suǒ)需要的(de)暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过引(yǐn)力来(lái)相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存(cún)在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质存在的(de)实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相(xiāng)同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进行了(le)超过50次的(de)实验，却(què)没(méi)有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现(xiàn)，除了一个地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器(qì)，一(yī)直(zhí)致(zhì)力于(yú)寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了(le)一个(gè)有趣的事(shì)情。探(tàn)测(cè)率(lǜ)会在(zài)每年(nián)的6月份(fèn)达到峰(fēng)值(zhí)，然(rán)后在11月降到(dào)最低，而且在(zài)20年当(dāng)中每(měi)年都是一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类(lèi)发现暗物质(zhì)的(de)第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度信(xìn)号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕着银(yín)河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也(yě)在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物(wù)质流(liú)，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方向(xiàng)是一致的(de)，而(ér)另外半年则与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与太精彩演绎是什么意思解释，精彩演绎是啥意思阳(yáng)的(de)方向正好达到完全一(yī)致，这是理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科学家(jiā)认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年(nián)度周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在南半球(qiú)建立(lì)了一个(gè)几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的(de)实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动特征(zhēng)和(hé)第(dì)一个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的信号(hào)，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质(zhì)所存在(zài)的(de)非(fēi)常有力的(de)证(zhèng)据了。但(dàn)是由(yóu)于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法(fǎ)提供相应的(de)数据支(zhī)持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小(xiǎo)跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的(de)视野是哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得(dé)到(dào)进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质会不会(huì)意(yì)味着(zhe)人(rén)类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的大前提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在的(de)实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的(de)支持是我(wǒ)更新的动力！

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