宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会(huì)存(cún)在科学无(wú)法(fǎ)解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什(shén)么？人中华牙膏是中国品牌吗，中华牙膏是中国品牌还是外国牌子类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的(de)几(jǐ)十年当中进行(xíng)了(le)超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了(le)一个(gè)地(dì)方(fāng)，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲(zhé)学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的(de)规(guī)律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们(men)发(fā)现某些天体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知的(de)天体通过(guò)引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推算(suàn)并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定(dìng)律所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到(dào)星系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里茨(cí)兹威基(jī)正在研究和测量后发星(xīng)系团(tuán)的(de)质量。这是一个(gè)由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团(tuán)，这些星系被(bèi)引力(lì)束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确(què)定其质量的范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数(shù)据是(shì)测量各个星系(xì)的光度。

第(dì)二(èr)种是动力学质(zhì)量的(de)计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星(xīng)系团的(de)运动(dòng)速度。当(dāng)测(cè)量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹(zī)威基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了(le)，或(huò)者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见(jiàn)光(guāng)的(de)形式(shì)所存(cún)在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的是，在测(cè)量速度的(de)过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的速度比(bǐ)理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅中华牙膏是中国品牌吗，中华牙膏是中国品牌还是外国牌子靠这些可见(jiàn)星(xīng)系(xì)的质量(liàng)所产生的引力(lì)是(shì)无法将它们束(shù)缚在(zài)星(xīng)系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一(yī)种神秘(mì)的力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来(lái)源于某种隐形(xíng)的(de)物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的(de)质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个词才再一(yī)次出现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙女(nǚ)座星系中的(de)恒(héng)星运动(dòng)。理论(lùn)上来说，距离中心越(yuè)远的(de)恒星在其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人感到不可(kě)思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系(xì)当中如(rú)果没有足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外(wài)围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科(kē)学家们会使用一(yī)种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量(liàng)星系(xì)当中气(qì)体在X轴上距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心的(de)距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现(xiàn)异常(cháng)的(de)结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通(tōng)过(guò)射电(diàn)望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远距离(lí)的氢元素，发(fā)现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿(dùn)的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕银河系旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产(chǎn)生(shēng)以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可(kě)能就是(shì)存在着一种我们看不到(dào)的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了(le)一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存(cún)在。科(kē)学家根(gēn)据星系外(wài)恒星轨道的速度(dù)，估算在星系(xì)当(dāng)中暗物(wù)质(zhì)的(de)质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学(xué)家们发(fā)现，几乎(hū)没有引力(lì)效应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银(yín)河系不多，但(dàn)是星系(xì)当(dāng)中存在的恒星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银(yín)河系(xì)的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系必须存(cún)在暗(àn)物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学(xué)定律来解释的(de)。那么又有人提出(chū)，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没(méi)有任(rèn)何(hé)星(xīng)系(xì)存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说(shuō)之(zhī)外，另一(yī)种可能就(jiù)是人类对引力(lì)的(de)理解还(hái)不够全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系(xì)尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运动。但是上升到(dào)星(xīng)系(xì)和(hé)星团的尺(chǐ)度，引力(lì)之间的相互作(zuò)用(yòng)则是(shì)不同的方式。对于(yú)在星系(xì)团(tuán)之间的(de)相互作(zuò)用，科学家还(hái)引(yǐn)入(rù)了外(wài)部场(chǎng)效应的(de)概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会产(chǎn)生(shēng)对彼(bǐ)此(cǐ)特殊(shū)的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这些发(fā)现也让很(hěn)多人(rén)认(rèn)为暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他(tā)的(de)理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系(xì)的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际(jì)气(qì)体(tǐ)的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么我们(men)通过什(shén)么(me)来(lái)验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底是不(bù)是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空(kōng)望(wàng)远镜传回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以(yǐ)明显地看到很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实(shí)这(zhè)些星(xīng)系本身(shēn)并不(bù)是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上(shàng)的观测(cè)者之(zhī)间。被一个(gè)质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远星系的(de)光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个(gè)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(liàng)的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大(dà)质(zhì)量区域并不(bù)是(shì)在(zài)中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质量气体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物(wù)质则(zé)直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)的引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)研究也被认(rèn)为是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各(gè)相(xiāng)同(tóng)性的微波(bō)辐(fú)射(shè)。其(qí)中红色的部(bù)分(fēn)表示温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分(fēn)离后的二值(zhí)图像进行连(lián)通域提取和(hé)标记之(zhī)后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物质中华牙膏是中国品牌吗，中华牙膏是中国品牌还是外国牌子，图形看起来(lái)不(bù)应该是这样的(de)，而随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大(dà)约(yuē)是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个(gè)数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是(shì)一(yī)致的(de)。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个简单(dān)的(de)理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质(zhì)的(de)本质就(jiù)是宇宙当(dāng)中存在(zài)着某种类型的粒子，它(tā)们(men)不参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存(cún)在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在的(de)实际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十(shí)种的假想目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些不同的目标粒子所需要的(de)实验方(fāng)式也不相(xiāng)同。在过去(qù)的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为了寻找这(zhè)些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的实(shí)验，却没(méi)有任何实质性的发(fā)现，除(chú)了一个地方，意大利(lì)的(de)格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最大的地(dì)学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声(shēng)称(chēng)观测到了某种信号(hào)。经(jīng)过了(le)20多年的数(shù)据(jù)收集(jí)，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月(yuè)降到最低(dī)，而(ér)且在20年(nián)当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周(zhōu)期性的(de)年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们讲了(le)太(tài)阳系(xì)正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银河系(xì)进行移(yí)动，那么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我(wǒ)们(men)也在以这样的速(sù)度在(zài)穿(chuān)越(yuè)着暗(àn)物质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是(shì)一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全(quán)一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快(kuài)的时(shí)段。而在(zài)11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的(de)情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家认为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到的(de)周期性(xìng)信号(hào)。当然(rán)也可能(néng)有其他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的(de)差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在(zài)南半球建立(lì)了(le)一个几(jǐ)乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的(de)实验室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这里，地球(qiú)穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验室是一样(yàng)的(de)。

因此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可以得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的(de)非(fēi)常(cháng)有力的(de)证据了。但是由(yóu)于这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还(hái)无(wú)法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据(jù)支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提(tí)供的视野是哈勃(bó)红外仪(yí)器的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(àn)物质(zhì)背后的奥秘，对于探(tàn)测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的(de)证实，那(nà)么(me)遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个(gè)角落(luò)的(de)行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的(de)大前(qián)提(tí)是要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实际证(zhèng)据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到底存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持是我更(gèng)新的(de)动力！

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