宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会(huì)存在科(kē)学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去(qù)的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版的自(zì)然(rán)哲学数(shù)学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿(dùn)发表了(le)万有(yǒu)引力定律，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们(men)就会知(zhī)道，周(zhōu)围(wéi)一定有未(wèi)知的(de)天(tiān)体通过(guò)引力在摄(shè)动(dòng)它(tā)的(de)轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得重(zhòng)大天(tiān)文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星系或(huò)者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在(zài)研(yán)究(jiū)和测量(liàng)后(hòu)发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系(xì)团的质量(liàng)一般会(huì)使用(yòng)到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力(lì)学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光(guāng)谱红(hóng)移测(cè)量(liàng)星系团中的各个星系相对于星系团(tuán)的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星系(xì)团有99%的质量消失(shī)了(le)，或者说(shuō)这(zhè)99%的质量并(bìng)不以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程(chéng)中，兹威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系(xì)的(de)速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力(lì)是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星系团内的，它(tā)们(men)早就应(yīng)该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样(yàng)部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的人们对(duì)这(zhè)样的(de)一种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在(zài)观测(cè)仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来(lái)说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的(de)运行(xíng)速(sù)度就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测(cè)的结果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距(jù)离的(de)增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足(zú)够大(dà)的质(zhì)量来(lái)吸(xī)引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通过射(shè)电望(wàng)远镜(jìng)测(cè)量(liàng)了距离星系中心(xīn)更远距离(lí)的氢(qīng)元(yuán)素，发现它(tā)们的旋转速度(dù)并(bìng)不符(fú)合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河(hé)系的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速度应该(gāi)是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实(shí)际(jì)上(shàng)，太阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论(lùn)速度，那(nà)么产(chǎn)生以上(shàng)这种向(xiàng)心加速度的原因很可能(néng)就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多(duō)的(de)研究人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学(xué)家根据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在星系当中(zhōng)暗(àn)物质的质量占整个星系质量(liàng)的(de)85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科(kē)学家们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引(yǐn)力效(xiào)应的遥(yáo)远恒(héng)星之(zhī)间，也会出现(xiàn)速(sù)度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存(cún)在暗物质，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进(jìn)的(de)望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力学定律(lǜ)来解释的。那么(me)又有人提出(chū)，也许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星(xīng)系剥(bō)离(lí)了。奇(qí)怪的(de)是(shì)，它的附(fù)近没有任何(hé)星系存(cún)在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的(de)除了暗物质(zhì)的假说之外(wài)，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对引力(lì)的理解还不够全(quán)面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺度空(kōng)间(jiān)中(zhōng)的(de)工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度(dù)中的天(tiān)体(tǐ)会(huì)沿(yán)着它们的轨(guǐ)道(dào)，按(àn)对方说莫辜负是什么意思，已赞莫辜负是什么意思照我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是(shì)不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还(hái)引入了外部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万(wàn)光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要(yào)对(duì)现在的物理定(dìng)律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的(de)星团，它(tā)们(men)大部(bù)分的(de)普通质量(liàng)都在星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候，星际(jì)气体(tǐ)的(de)相(xiāng)互作(zuò)用就会导(dǎo)致温(wēn)度(dù)的急剧升高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所在的(de)中(zhōng)间区(qū)域。那么我们(men)通过什么(me)来验证它的(de)质量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地球(qiú)上的(de)观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量的(de)东西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系(xì)的(de)光都发(fā)生了扭曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效应。这个(gè)巨大的(de)天体(tǐ)可能是超(chāo)大质量(liàng)的(de)黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子弹(dàn)星系(xì)团观(guān)测的(de)时候(hòu)，发现它(tā)的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是(shì)当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则(zé)直(zhí)接通过(guò)了这个区(qū)域，并在(zài)两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)的引力透(tòu)镜研(yán)究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的(de)微波辐射。其中红色的(de)部分(fēn)表示温度较高的(de)区(qū)域(yù)，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温(wēn)差只有(yǒu)万分之一。

科学家(jiā)们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的(de)二值图(tú)像(xiàng)进(jìn)行连通域提取和(hé)标记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗(àn)物(wù)质，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而(ér)随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们(men)需要(yào)的暗(àn)物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的(de)本质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不(bù)参与任何其他(tā)的(de)电磁(cí)作用，只通过(guò)引力来(lái)相互作用(yòng)。所(suǒ)以(yǐ)如果能(néng)够找到这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒(lì)子到底(dǐ)是什么(me)？科学家们已经提出(chū)了(le)数(shù)十种的假想目(mù)标，而要寻找这(zhè)些不同的(de)目标粒子所需要(yào)的实验方式也不相(xiāng)同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了(le)超过50次的实验，却没(méi)有任何(hé)实(shí)质性的发现(xiàn)，除(chú)了(le)一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探(tàn)测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了(le)某种(zhǒng)信号。经(jīng)过对方说莫辜负是什么意思，已赞莫辜负是什么意思了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率(lǜ)会在每(měi)年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一些科学家认为这(zhè)可能(néng)是人类发现暗物(wù)质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生(shēng)周期性(xìng)的年(nián)度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太(tài)阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那(nà)么(me)如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时间，地球围绕(rào)太阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银河(hé)系的方向是一(yī)致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到(dào)完(wán)全一致(zhì)，这(zhè)是理论上(shàng)地(dì)球(qiú)穿越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份，又恰(qià)好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际的(de)情(qíng)况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可(kě)以(yǐ)用来解释(shì)，研(yán)究(jiū)人员们所观测(cè)到的周期性(xìng)信号。当然也可能(néng)有其他的(de)情况，造成(chéng)这种年度(dù)周(zhōu)期信号的(de)差异(yì)也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游(yóu)客的数量(liàng)也符(fú)合(hé)这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们(men)又在南半球建立了一个(gè)几乎(hū)相同的(de)实验(yàn)室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到相同的信号，就可(kě)以(yǐ)成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的望远镜(jìng)，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格(gé)雷(léi)斯(sī)罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是对方说莫辜负是什么意思，已赞莫辜负是什么意思探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们极(jí)有(yǒu)可能拥有另一种神秘(mì)的效(xiào)应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的(de)诞生，或(huò)者说是生(shēng)命(mìng)进化的一(yī)个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到(dào)进一步(bù)的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不(bù)会(huì)意味着人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在(zài)的(de)实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存(cún)不(bù)存在(zài)呢(ne)？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的(de)支(zhī)持是我更新(xīn)的动力！

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