宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物(wù)质(zhì)存在的(de)证据，科学家们在过去(qù)的几十年(nián)当中进行了(le)超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但(dàn)是却(què)没(méi)有发现任何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万(wàn)有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的(de)规(guī)律。往后的几百(bǎi)年来，当(dāng)天文(wén)学家们发现某些天体运行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的(de)存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现都是(shì)应用万有引力定律所取得(dé)重大天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是(shì)这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升(shēng)到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量(liàng)后发(fā)星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力(lì)束缚在(zài)一起。测量星(xīng)系团(tuán)的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一(yī)致(zhì)，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获(huò)得其"光度(dù)学的(de)质量"，需要(yào)的数据是测量各个(gè)星系(xì)的光(guāng)度。

第(dì)二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个(gè)星系相对于星系(xì)团的(de)运动(dòng)速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意(yì)味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的(de)形式所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看(kàn)到。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹(zī)威基发现星系(xì)团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量所产生的引力(lì)是无(wú)法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系(xì)团之外(wài)了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量(liàng)来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出(chū)了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词才(cái)再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行(xíng)速(sù)度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的(de)万有引力(lì)定律(lǜ)，在星系(xì)当中如果(guǒ)没有足够(gòu)大(dà)的(de)质(zhì)量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物(wù)质(zhì)的(de)存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距(jù)离(lí)，以(yǐ)及在(zài)Y轴(zhóu)上(shàng)气体(tǐ)的旋转速(sù)度(dù)。如果(guǒ)出(chū)现(xiàn)异常(cháng)的结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科(kē)学(xué)家们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河系(xì)旋转，这个实际速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向心加速度的原因很可(kě)能就是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效(xiào)应将星系(xì)聚集在了一起。

也是(shì)从这(zhè)时(shí)开始，越(yuè)来(lái)越(yuè)多的研究(jiū)人员开(kāi)始相信暗物(wù)质的存在。科学家(jiā)根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质(zhì)的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中(zhōng)，科学(xué)家(jiā)们(men)发现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会出(chū)现速(sù)度上的微小差异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距(jù)离地(dì)球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的恒星数量却只有银(yín)河系(xì)的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人提出，也(yě)许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪(guài)的是(shì)，它的附近没有(yǒu)任何(hé)星系存在(zài)。造(zào)成这些现象的(de)除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人类对引(yǐn)力的理解还(hái)不够全(quán)面(miàn)，引力很可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作方式是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的(de)方式。对于(yú)在星系(xì)团(tuán)之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念(niàn)，指的是(shì)在数(shù)百万光年的规(guī)模(mó)上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多(duō)人送筷子的寓意是什么,送筷子是什么意思 筷子送合作伙伴的寓意和理由认为(wèi)暗物质(zhì)假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗(àn)物质(zhì)存在的(de)其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分的普通质(zhì)量都在(zài)星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作用就会导致(zhì)温(wēn)度(dù)的(de)急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的(de)质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体所(suǒ)在(zài)的(de)中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质量区域到(dào)底是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的(de)高清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到(dào)很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本(běn)身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的观(guān)测者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超(chāo)级(jí)巨(jù)大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使(shǐ)身后(hòu)更遥(yáo)远星系的(de)光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能(néng)是超大(dà)质量的黑洞(dòng)或(huò)者是(shì)暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观(guān)测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不(bù)是在中间，而(ér)是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自(zì)宇宙当中最古老的(de)光(guāng)。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光终于(yú)可(kě)以(yǐ)畅通(tōng)无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。经(jīng)过(guò)了(le)130多亿年之后(hòu)，这些光(guāng)在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下(xià)了各相同性(xìng)的(de)微(wēi)波辐射。其中红(hóng)色(sè)的部分表示(shì)温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科学家们(men)通过对(duì)前景(jǐng)背景分离(lí)后的二(èr)值图像进行(xíng)连(lián)通域(yù)提(tí)取和标记(jì)之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射(shè)的(de)测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的(de)理论(lùn)框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很(hěn)多不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类(lèi)型(xíng)的(de)粒(lì)子，它(tā)们不参与(yǔ)任何其他的(de)电磁(cí)作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们(men)已经提出了数十(shí)种的假想目(mù)标，而要寻(xún)找这(zhè)些不(bù)同的目(mù)标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去的(de)几十年当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没(méi)有任何实质(zhì)性的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地(dì)学(xué)实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发现(xiàn)了一个有趣的(de)事情(qíng)。探测(cè)率会在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后(hòu)在(zài)11月降到(dào)最低(dī)，而(ér)且在20年(nián)当中每年都是一(yī)样。一(yī)些科学家认为(wèi)这可能是(shì)人(rén)类(lèi)发现暗物质的(de)第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什么(me)暗物质会产生周期(qī)性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个(gè)过程中会(huì)产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的(de)速度(dù)围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年(nián)的时(shí)间，地(dì)球(qiú)围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地(dì)球与太(tài)阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是(shì)理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最慢(màn)值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银(yín)河系的(de)平(píng)面呈现了60度的(de)倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响(xiǎng)这(zhè)个(gè)理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观(guān)测到的(de)周期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其他的(de)情况，造成这种年度周期(qī)信(xìn)号(hào)的差(chà)异也(yě)可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期(qī)的规(guī)律。

所以，科学(xué)家们(men)又在南(nán)半球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之前的实(shí)验室(shì)正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和第一个实(shí)验室是(shì)一(yī)样(yàng)的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里可(kě)以得(dé)到(dào)相同的信号(hào)，就可(kě)以成为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽(kuān)视(shì)场仪器(qì)提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是探索暗(àn)物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一(yī)种神秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进(jìn)一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造(zào)生命(mìng)。当(dāng)然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗物质存(cún)在的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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