宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十(shí)年当中进行了超(chāo)过50次的(de)长期(qī)实(shí)验，但是却没有发现任何(hé)的有效证据。除了一(yī)个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲学数学(xué)原理一书(shū)中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来(lái)，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知(zhī)的(de)天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引力(lì)定律所取得(dé)重大(dà)天文成就的例(lì)子(zi)。但是(shì)这些发现都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们上升到星(xīng)系(xì)或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和(hé)测量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是(shì)一个由数千个(gè)星系(xì)所组成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星系被引力束(shù)缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的(de)范(fàn)围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个(gè)星系的(de)光度(dù)。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学质量的计算，是(shì)利(lì)用光谱红(hóng)移测量(liàng)星系团中的各(gè)个(gè)星系相对(duì)于星系(xì)团的运动(dòng)速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量(liàng)并不(bù)以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基(jī)发现星系团中很多星系的(de)速度比理论上(shàng)要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿的运动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束(shù)缚(fù)在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非(fēi)有一(yī)种神秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形的(de)物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了(le)这(zhè)样(yàng)部分(fēn)不可(kě)见的暗(àn)质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射(shè)光(guāng)，但是(shì)它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样(yàng)的(de)一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙女座星系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的(de)结果(guǒ)却让人感到(dào)不(bù)可(kě)思(sī)议。

随着与中心距(jù)离(lí)的(de)增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中(zhōng)如果没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学(xué)家(jiā)们(men)会使(shǐ)用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗(àn)物(wù)质的存(cún)在(zài)，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出(chū)现异常的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗物质的(de)力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是科学家们(men)通过射电望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们的旋转速(sù)度并(bìng)不符合牛(niú)顿的(de)力学(xué)定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河(hé)系(xì)的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计(jì)算，太阳系的运(yùn)行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河(hé)系(xì)旋转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远大于(yú)理论速(sù)度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上(shàng)这种向心加速度的原因很可(kě)能就(jiù)是存在(zài)着一种我(wǒ)们看不到的物质(zhì)，是这(zhè)些暗(àn)物质(zhì)的(de)引力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整个星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是唯一(yī)可(kě)以解释(shì)这(zhè)个现象的(de)原因。在(zài)一项(xiàng)新的研(yán)究(jiū)当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速(sù)度(dù)上的(de)微小差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发现了一个(gè)反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河(hé)系不多，但是(shì)星系当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河(hé)系的(de)千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是(shì)科(kē)学家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系(xì)中的(de)恒星运动是可以(yǐ)用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被附近的(de)另一(yī)个大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说(shuō)之外(wài)，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力很(hěn)可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方式是(shì)不同的(de)，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之(zhī)间的相互(hù)作用则是不同(tóng)的方式(shì)。对于在星系(xì)团之(zhī)间的相互作用，科(kē)学家(jiā)还引入了外(wài)部场效(xiào)应的概念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之间会(huì)产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需(xū)要对现(xiàn)在的物(wù)理定律进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙德理论(lùn)所没法解(jiě)释的“引力透镜(jìng)”。<贪嗔痴慢疑什么意思啊，贪嗔痴慢疑的对应一句/p>

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹星系(xì)团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们大部分(fēn)的(de)普通质量(liàng)都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星际气(qì)体的相互作用就会导致(zhì)温度的(de)急剧(jù)升高(gāo)，速度大(dà)幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大(dà)部分的(de)质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区域。那么(me)我们通过什么(me)来验证它(tā)的(de)质(zhì)量区域到底是不是集中在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照片中我(wǒ)们可(kě)以明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的(de)形变。其实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的观(guān)测者之间。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个(gè)超大质量的(de)东西的引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是(shì)引力透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可能(néng)是超大(dà)质(zhì)量的(de)黑洞或者是暗(àn)物(wù)质。

所以(yǐ)当人们对子(zi)弹(dàn)星系(xì)团观测的(de)时候，发现它的(de)大质(zhì)量区域并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释方法就是当星(xīng)团发生全部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物(wù)质则(zé)直接(jiē)通(tōng)过了这(zhè)个区域，并在两边形(xíng)成(chéng)了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除(chú)此(cǐ)之(zhī)外，还(hái)有来(lái)自宇宙当中最古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留下了(le)各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红(hóng)色的(de)部(bù)分表示温度较高的(de)区域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对较冷的区域，但实际上(shàng)它(tā)们(men)之间(jiān)的温差(chà)只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是(shì)这(zhè)样的，而随着暗(àn)物质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的(de)测量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物质大约(yuē)是普通物质(zhì)的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力(lì)来相互作用。所(suǒ)以如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)到(dào)底是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经(jīng)提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过(guò)去的几十年当(dāng)中，人(rén)类为(wèi)了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却(què)没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球(qiú)上(shàng)最大(dà)的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们(men)发现了(le)一个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然后在(zài)11月降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样。一些科学家(jiā)认为这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物(wù)质的第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一(yī)致(zhì)的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时候，地(dì)球(qiú)与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好(hǎo)达到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期(qī)性信号。当然也(yě)可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造成这种年度(dù)周期信号的(de)差(chà)异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的(de)数(shù)量也符合这个(gè)周(zhōu)期的规律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又在南半球建立了一个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之前的实(shí)验室正好相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球穿过暗(àn)物质(zhì)流的运(yùn)动特(tè)征(zhēng)和(hé)第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的(de)信号，就可以成为(wèi)暗(àn)物质所存在的(de)非常(cháng)有力(lì)的证据了。但是由于(yú)这(zhè)个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以截至目(mù)前还无(wú)法(fǎ)提供相应的数(shù)据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟(gēn)哈(hā)勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空(kōng)望远镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途就是(shì)探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的(de)奥(ào)秘，对于探测(cè)的(de)结果(guǒ)，我(wǒ)们只能(néng)拭目以待了。费米实(shí)验室粒(lì)子天体物理中(zhōng)心(xīn)的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存(cún)在，它们(men)极有可(kě)能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如(rú)果这(zhè)一理(lǐ)论(lùn)得(dé)到(dào)进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上(shàng)，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大(dà)前提(tí)是(shì)要(yào)先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的(de)实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的(de)支持是我更新(xīn)的动力！

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