宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了(le)寻(xún)找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去(qù)的几十年当中进行了超过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却(què)没(méi)有发现任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了(le)万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些(xiē)天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一(yī)定有未(wèi)知的天(tiān)体通过引力(lì)在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引(yǐn)力定(dìng)律所取(qǔ)得(dé)重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系(xì)统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系(xì)所组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质量(liàng)"，需(xū)要的数据是测(cè)量(liàng)各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二(èr)种是动力(lì)学质(zhì)量的(de)计算，是(shì)利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速(sù)度(dù)。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学质量(liàng)”竟然(rán)是(shì)“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可见光的(de)形(xíng)式所存(cún)在，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡异的(de)是，在(zài)测(cè)量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很多星(xīng)系的(de)速度(dù)比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了(le)，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在观测仙女座星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理论上(shàng)来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就(jiù)会越慢。但是他们观(guān)测的结果(guǒ)却(què)让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果(guǒ)没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用(yòng)一种(zhǒng)相对(duì)标准(zhǔn)的(de)方法来解释(shì)暗物质(zhì)的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的(de)旋转速(sù)度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物(wù)质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们(men)通过射(shè)电(diàn)望(wàng)远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河系的(de)第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度远远大于(yú)理论速(sù)度，那么(me)产生以上这(zhè)种(zhǒng)向(xiàng)心(xīn)加(jiā)速度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质的(de)引力(lì)效应(yīng)将星(xīng)系聚集(jí)在了一起。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越(yuè)来越多的研(yán)究人员开始相信暗物(wù)质(zhì)的(de)存在(zài)。科学家根据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道(dào)的速(sù)度(dù)，估(gū)算在(zài)星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象的原(yuán)因。在(zài)一(yī)项新的研究当中，科学(xué)家们发(fā)现，几乎(hū)没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出现速(sù)度(dù)上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上(shàng)，该星系必须(xū)存在暗物(wù)质，否(fǒu)则就会(huì)分(fēn)崩离析。但(dàn)是(shì)科学(xué)家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系(xì)中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又有人(rén)提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它(tā)的附近没有(yǒu)任何(hé)星系存在。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一(yī)种可(kě)能就是人类(lèi)对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可(kě)能在不同(tóng)尺度(dù)空(kōng)间(jiān)中(zhōng)的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的(de)方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互作用(yòng)则是不同的(de)方式。对(duì)于在星系团之(zhī)间(jiān)的(de)相(xiāng)互(hù)作用，科学家还引入(rù)了外(wài)部场效应的概念(niàn)，指的(de)是在数百万光(guāng)年的(de)规模(mó)上(shàng)，巨大的(de)质量之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特(tè)殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也(yě)让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就(jiù)此终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗(àn)物质(zhì)存在的其他(tā)的理论(lùn)证(zhèng)据(jù)，这(zhè)些理论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没法解释(shì)的(de)“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿光(guāng)年的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样的(de)星团(tuán)，它们大部分的(de)普通质量都在星系的气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低(dī)。所以在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是(shì)集中(zhōng)在中间(jiān)呢(ne)？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们(men)可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地(dì)球上(shàng)的观测(cè)者之(zhī)间。被一个(gè)质量(liàng)超级巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这(zhè)个超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后(hòu)更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们对子弹(dàn)星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是(shì)在(zài)两侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解释(shì)方法就(jiù)是当(dāng)星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过(guò)了这个区(qū)域，并在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透(tòu)镜。对(duì)子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)的引力(lì)透镜研究也被认为是(shì)暗物质存(cún)在的迄今(jīn)为止最好的理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当山药粉多少钱一斤，铁棍山药粉多少钱一斤中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些(xiē)光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景(jǐng)上(shàng)留(liú)下(xià)了(le)各相同性的微(wēi)波辐射(shè)。其(qí)中红色(sè)的(de)部分表示温度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但(dàn)实际上它(tā)们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分离(lí)后的二值图(tú)像(xiàng)进行(xíng)连通域(yù)提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗(àn)物(wù)质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙(zhòu)微波(bō)背景辐(fú)射的测量值，我(wǒ)们需要的(de)暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与解释星(xīng)系当中恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致(zhì)的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很(hěn)多(duō)不同(tóng)的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其(qí)他的(de)电磁(cí)作用(yòng)，只通(tōng)过引力来(lái)相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果(guǒ)能够(gòu)找到(dào)这种粒子的存在(zài)，就相当于(yú)找到(dào)了(le)暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已(yǐ)经(jīng)提(tí)出了数(shù)十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所(suǒ)需(xū)要的(de)实验方式也不相同。在过去的(de)几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物(wù)质相(xiāng)互(hù)作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学(xué)家们已经进行(xíng)了超过(guò)50次的(de)实(shí)验(yàn)，却没有任何实(shí)质性的发(fā)现，除(chú)了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的探(tàn)测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了(le)20多年的(de)数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每(měi)年的(de)6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些(xiē)科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个(gè)直接证据(jù)。

但是(shì)为什(shén)么暗(àn)物(wù)质会产生(shēng)周期性的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒的速(sù)度围绕(rào)着银河系(xì)进行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的(de)方向与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方向是一(yī)致(zhì)的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到(dào)完全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不(bù)影响这个理论的(de)有效(xiào)性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这可以用来(lái)解释，研究人员们所观测到的(de)周期性(xìng)信号。当然也可能(néng)有其他的情况，造成这种年度周期信号的(de)差异(yì)也可能是温度(dù)、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利(lì)游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个周期(qī)的规(guī)律。

所以(yǐ)，科(kē)学(xué)家们又在南半球(qiú)建立了一个(gè)几乎相同的实(shí)验室，这里(lǐ)的季节(jié)与之前的实验室(shì)正(zhèng)好(hǎo)相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质所存在的非常有力(lì)的(de)证据了。但是由于这个实(shí)验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久，所以截(jié)至(zhì)目前还无法提(tí)供相应的(de)数据(jù)支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提(tí)供的视野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗(àn)物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对于探测(cè)的(de)结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们(men)极有可能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这一(yī)理论得(dé)到进一步的(de)证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落(luò)的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应(yīng)创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推(tuī)论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的(de)实际证据(jù)。那么(me)小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新的(de)动力！

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