宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什(shén)么(me)？人类为了寻找暗物(wù)质存在(zài)的证据，科学家们在过(guò)去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何的(de)有效证据(jù)。除了(le)一个地方，在1687年出版的(de)自然(rán)哲(zhé)学数学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动(dòng)的规(guī)律(lǜ)。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天文学(xué)家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定(dìng)律的时(shí)候，他们就会知道，周围一(yī)定(dìng)有(yǒu)未(wèi)知的天体通(tōng)过(guò)引(yǐn)力(lì)在(zài)摄动它(tā)的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并且(qiě)发现了海(hǎi)王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系(xì)统的(de)尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们(men)上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星(xīng)系被(bèi)引力束(shù)缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

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

第二种(zhǒng)是(shì)动力学(xué)质量的计(jì)算，是(shì)利用光(guāng)谱红(hóng)移测量(liàng)星(xīng)系(xì)团中的各个星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速(sù)度。当测量结(jié)果(guǒ)出(chū)来之(zhī)后(hòu)，兹(zī)威基彻(chè)底(dǐ)懵(měng)了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的(de)质(zhì)量(liàng)消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系(xì)的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系的(de)质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这种力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时(shí)的人(rén)们对(duì)这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观(guān)测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒(héng)星(xīng)在(zài)其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就会(huì)越慢。但是他们观测(cè)的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距(jù)离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星(xīng)系当中如(rú)果没有(yǒu)足够大(dà)的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的恒星(xīng)早(zǎo)就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一(yī)种相对标(biāo)准的方(fāng)法来解(jiě)释(shì)暗(àn)物质的存在，这种(zhǒng)方法就是(shì)测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量了距离星系(xì)中心(xīn)更(gèng)远距(jù)离(lí)的(de)氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力(lì)定律进(jìn)行(xíng)计算，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论(lùn)速(sù)度，那(nà)么(me)产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可能就是存在着一(yī)种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始，越来(lái)越多的研(yán)究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学(xué)家(jiā)根据星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力(lì)效应的遥远恒(héng)星之间，也(yě)会出现速度(dù)上的(de)微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还(hái)发现了一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河(hé)系(xì)不多，但是(shì)星系(xì)当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星系中的恒星运动(dòng)是(shì)可(kě)以用正(zhèng)常的物(wù)质(zhì)和力学定律来解(jiě)释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被(bèi)附(fù)近的另(lìng)一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没有任(rèn)何星系存在。造(zào)成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是(shì)人类(lèi)对引力的理(lǐ)解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照我们(men)所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的(de)相互作用则(zé)是不(bù)同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特(tè)殊的(de)效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现在的(de)物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发现也(yě)让很多人(rén)认为暗物(wù)质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物(wù)质存在(zài)的其他的(de)理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证据(jù)是(shì)蒙德理论所没(méi)法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组成，类似这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在(zài)星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅(fú)降低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于(yú)所有这些(xiē)气体所在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什么来验证它的质量(liàng)区域到底是不是集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可(kě)以明显地(dì)看到很多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大(dà)的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出(chū)了什么问题(tí)，而是这样(yàng)极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力(lì)，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就(jiù)是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹(dàn)星系团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的(de)大(dà)质量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到(dào)的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质则(zé)直(zhí)接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄(qì)今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度(dù)较高的区(qū)域(yù)，蓝(lán)色则(zé)表示相对(duì)较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间的温(wēn)差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学家们通过(guò)对前景背景(jǐng)分离后的二值图(tú)像进行连通域提取免费的播放器有哪个，在哪里看最新电影免费和标记之(zhī)后发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中没有暗(àn)物质，图形看(kàn)起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量(liàng)值，我们(men)需要的暗(àn)物(wù)质大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所需要的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存(cún)在着(zhe)某种(zhǒng)类(lèi)型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与任何其(qí)他的(de)电磁作(zuò)用，只通过引力来相(xiāng)互(hù)作用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在(zài)过去的几十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上最大的(de)地学(xué)实验室，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声(shēng)称(chēng)观测(cè)到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收(shōu)集(jí)，人(rén)们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年(nián)当中每(měi)年都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类发现暗物质的(de)第(dì)一个(gè)直接(jiē)证据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会(huì)产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们也(yě)在以这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个过程中会(huì)产生相应(yīng)的(de)振荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向(xiàng)与(yǔ)太阳环(huán)绕(rào)银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最(zuì)慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这可以用来解释，研究(jiū)人(rén)员们所(suǒ)观测到的周期性信号(hào)。当然也可能(néng)有其他的(de)情况(kuàng)，造(zào)成这(zhè)种年度(dù)周期信号的差异也(yě)可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建(jiàn)立了(le)一个几乎(hū)相(xiāng)同的实验室(shì)，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个实验(yàn)室(shì)是(shì)一样的。

因此，如果在(zài)这里可(kě)以得到(dào)相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存(cún)在的非(fēi)常有力的证据了。但(dàn)是由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈(hā)勃(bó)红外(wài)仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是(shì)探索暗(àn)物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验(yàn)室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究(jiū)发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的(de)诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进(jìn)化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的证(zhèng)实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然(rán)，这(zhè)些推(tuī)论的大前提是要(yào)先(xiān)找到(dào)暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的(de)支持是(shì)我更新的(de)动(dòng)力！

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