宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存在(zài)科(kē)学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过(guò)50次的长期实(shí)验(yàn)，但(dàn)是却没有发现任(rèn)何的有效证据。除了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲(zhé)学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体运动的规(guī)律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来(lái)，当(dāng)天文学家(jiā)们发现某些天体(tǐ)运行轨道出(chū)现异(yì)常，不符合(hé)万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律的时(shí)候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围(wéi)一(yī)定有(yǒu)未知(zhī)的天(tiān)体通过引力在摄(shè)动(dòng)它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并且(qiě)发(fā)现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定律所取(qǔ)得重大天文成就(jiù)的(de)例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上(shàng)升到星系或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就(jiù)开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研(yán)究和测(cè)量后发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力(lì)束缚在一起。测量星系团(tuán)的(de)质量一般会使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就(jiù)可以确定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动速度(dù)。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻(chè)底懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了(le)，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测量速度的(de)过程中，兹威基(jī)发现星系(xì)团(tuán)中很多(duō)星系(xì)的速(sù)度比理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这些可见星系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力(lì)是无(wú)法将它(tā)们束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非(fēi)有一(yī)种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它(tā)们却占(zhàn)据(jù)着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一次出(chū)现(xiàn)。天文学家(jiā)维(wéi)拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他们(men)观(guān)测的结果却(què)让人感到不(bù)可思议。

随着与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系(xì)当中如果没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对(duì)标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的(de)存在(zài)，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星系中(zhōng)心更远距离的(de)氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系(xì)位于银河系的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距(jù)离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远远大于理(lǐ)论速度，那(nà)么产生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加(jiā)速度的原因很(hěn)可能就是存(cún)在(zài)着(zhe)一(yī)种我们(men)看不到的(de)物(wù)质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集(jí)在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究人(rén)员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的(de)存在。科(kē)学(xué)家(jiā)根(gēn)据星系(xì)外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的(de)质(zhì)量占整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度上的(de)微(wēi)小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但(dàn)是(shì)星系当(dāng)中存在的(de)恒星(xīng)数量却(què)只有银河系的(de)千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离析。但是(shì)科学家们(men)使用最先(xiān)进(jìn)的望远镜对(duì)其进(jìn)行(xíng)了40个小时的(de)详细测量之后(hòu)，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质(zhì)和力学定律来解(jiě)释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个(gè)大星系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它的(de)附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类(lèi)对(duì)引力的理解还不够全面，引力很可(kě)能在(zài)不同(tóng)尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方式(shì)是(shì)不同(tóng)的，这意味(wèi)着在(zài)行星(xīng)系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运动(dòng)。但是上升到(dào)星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的(de)相互作用(yòng)，科学(xué)家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特(tè)殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味(wèi)着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认(rèn)为暗物(wù)质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于(yú)暗物质存在(zài)的其(qí)他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在(zài)星(xīng)系的气(qì)体当中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小(牛鬼蛇神是什么生肖xiǎo)时发生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它(tā)的质量(liàng)区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张全彩(cǎi)的(de)高清照片，在(zài)照片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系(xì)本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么(me)问题(tí)，而(ér)是这样极(jí)遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会(huì)使(shǐ)身后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好(hǎ牛鬼蛇神是什么生肖o)的解释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了(le)中(zhōng)间，暗物(wù)质则(zé)直(zhí)接通过了(le)这个区域，并(bìng)在两边形成了引(yǐn)力(lì)透镜。对子弹星系团的(de)引力(lì)透镜研究也被认为是暗(àn)物质存在的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背(bèi)景上留下(xià)了各相同性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红色的部(bù)分表示(shì)温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它们(men)之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值(zhí)图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形(xíng)看起来(lái)不(bù)应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变(biàn)得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大约是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系(xì)当中恒星(xīng)运(yùn)动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地(dì)解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与任何其他的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了(le)数十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目标(biāo)粒(lì)子所(suǒ)需(xū)要的实验方式也(yě)不(bù)相同。在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类(lèi)为了(le)寻找(zhǎo)这(zhè)些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进(jìn)行(xíng)了超过(guò)50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何实质性的(de)发现，除(chú)了一(yī)个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米(mǐ)处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大(dà)的(de)地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼(lóu)高的(de)探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的(de)科学家声称观测到(dào)了某种信(xìn)号。经过了20多(duō)年的(de)数(shù)据收集，人们发现了一个(gè)有趣(qù)的事情。探测率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能(néng)是人类发(fā)现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什(shén)么(me)暗物质(zhì)会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕着银河系进行移动，那(nà)么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的速度(dù)在(zài)穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年(nián)的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银河系的方(fāng)向是一致的(de)，而另外(wài)半(bàn)年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一(yī)致，这(zhè)是理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际(jì)的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响这个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科(kē)学家(jiā)认为这(zhè)可以(yǐ)用来(lái)解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也可(kě)能(néng)有其他的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期(qī)信(xìn)号(hào)的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合这(zhè)个(gè)周期的(de)规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立了(le)一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季(jì)节与之(zhī)前的实验(yàn)室正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物(wù)质(zhì)流的(de)运动特征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如(rú)果在这里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的(de)非(fēi)常有力的证(zhèng)据了。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久，所以截(jié)至目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视(shì)场仪器提供(gōng)的视(shì)野(yě)是(shì)哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可(kě)能(néng)拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一(yī)步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会(huì)意味(wèi)着人类(lèi)并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的(de)行(xíng)星(xīng)上(shàng)，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的(de)大(dà)前提(tí)是要(yào)先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更(gèng)新的动(dòng)力！

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