宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质存(cún)在(zài)的证(zhèng)据(jù)，科学(xué)家们在过去的几十年当中进行(xíng)了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除(chú)了(le)一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们(men)发(fā)现(xiàn)某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道(dào)出(chū)女生体香在哪个部位最浓，体香被异性闻到暗示什么现异常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过天王(wáng)星(xīng)运行轨(guǐ)道的(de)异常，推(tuī)算(suàn)并(bìng)且(qiě)发(fā)现(xiàn)了(le)海王星(xīng)的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)所取得(dé)重大天文(wén)成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒(héng)星(xīng)系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或(huò)者是星团的尺度(dù)，事情(qíng)就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正在研(yán)究(jiū)和测量后发星系团的(de)质量。这是一个由数千个星系所组成的巨(jù)大(dà)星系团(tuán)，这些星系被引力束(shù)缚在(zài)一(yī)起(qǐ)。测量(liàng)星系团的(de)质量一般会使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结(jié)果一(yī)致，就可以确定其质(zhì)量的(de)范围。

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

第(dì)二种(zhǒng)是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的(de)过程(chéng)中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团(tuán)中很多星系的(de)速(sù)度比(bǐ)理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将它(tā)们束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们早就(jiù)应该被抛(pāo)出(chū)星系团之(zhī)外(wài)了，除非(fēi)有(yǒu)一(yī)种神秘(mì)的力量(liàng)在起作用，这种力(lì)量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了(le)这样部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个(gè)词才(cái)再(zài)一次(cì)出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人感到不(bù)可思议(yì)。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中(zhōng)如(rú)果(guǒ)没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一(yī)种相对标准的方(fāng)法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量星系(xì)当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离(lí)，以(yǐ)及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出(chū)现异常的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测(cè)量(liàng)了距离星系中心更(gèng)远距离的(de)氢元(yuán)素，发现它(tā)们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳(yáng)系(xì)也(yě)不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是存(cún)在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗(àn)物(wù)质(zhì)的引力效应将星系聚(jù)集在了(le)一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来(lái)越多的(de)研究人(rén)员开始相信暗物质的存(cún)在。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没(méi)有引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学(xué)家(jiā)还发(fā)现了(le)一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大(dà)约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系不(bù)多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在(zài)暗物(wù)质，否则就会分崩离(lí)析(xī)。但(dàn)是科学(xué)家们使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时的(de)详(xiáng)细测(cè)量之(zhī)后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力(lì)学定律来(lái)解释的(de)。那(nà)么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成(chéng)这(zhè)些现象的除了(le)暗(àn)物质(zhì)的假说之外(wài)，另一种可能(néng)就是(shì)人类(lèi)对(duì)引力(lì)的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是(shì)不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度(dù)中的天体会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和(hé)星团的(de)尺度，引力之间的相互作用则(zé)是(shì)不同的方(fāng)式。对于在星系团之(zhī)间的相互(hù)作用，科学家还引入了外(wài)部(bù)场效(xiào)应的(de)概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成(chéng)立(lì)，这意(yì)味着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很(hěn)多(duō)人认为暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结(jié)。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他(tā)的(de)理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证据是(shì)蒙(méng)德理(lǐ)论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系(xì)团(tuán)所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它们大(dà)部(bù)分的普通质量都(dōu)在星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于所有这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是集中在(zài)中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太(tài)空望(wàng)远镜传回(huí)了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照片中(zhōng)我们(men)可(kě)以(yǐ)明显(xiǎn)地(dì)看(kàn)到很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个(gè)质量(liàng)超级(jí)巨大的(de)天(tiān)体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星(xīng)系(xì)的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而(ér)是在(zài)两侧(cè)。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了这个(gè)区域(yù)，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是(shì)暗(àn)物(wù)质存在的迄(qì)今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终于(yú)可(kě)以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿(yì)年(nián)之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示(shì)温(wēn)度较(jiào)高的(de)区域，蓝(lán)色则表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它们之(zhī)间的温差只有(yǒu)万(wàn)分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分(fēn)离后的(de)二值图像进行连通(tōng)域提取和(hé)标记之后发(fā)现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当(dāng)中没(méi)有暗(àn)物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应(yīng)该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个(gè)数字(zì)与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了(le)很多不同的观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参(cān)与任何(hé)其(qí)他的电磁作用，只通(t女生体香在哪个部位最浓，体香被异性闻到暗示什么ōng)过引力来相互(hù)作用。所(suǒ)以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的实(shí)际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子(zi)到(dào)底是什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经(jīng)提(tí)出了数十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻(xún)找这些不(bù)同的目标粒子所需(xū)要的实(shí)验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不(bù)会与常规物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了超过50次的实验，却(què)没有任(rèn)何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大(dà)的地(dì)学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一(yī)个(gè)三(sān)层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科(kē)学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人(rén)们(men)发现(xiàn)了一个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且(qiě)在20年当中每年(nián)都是一样(yàng)。一(yī)些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕着银河(hé)系进(jìn)行移动(dòng)，那(nà)么(me)如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也(yě)在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的(de)方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好达到(dào)完全一致(zhì)，这是理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物(wù)质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相(xiāng)对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这(zhè)可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号(hào)。当然(rán)也可能有其(qí)他的情况，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的(de)差异(yì)也(yě)可(kě)能是(shì)温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分(fēn)、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的(de)实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈(hā)勃(bó)望远镜相同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼(màn)太(tài)空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键(jiàn)的用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心(xīn)的(de)科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗(àn)物质存在，它(tā)们(men)极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的(de)诞生(shēng)，或者说是生命进化(huà)的(de)一(yī)个重要因素(sù)。

如(rú)果这一理论(lùn)得到(dào)进一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落(luò)的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通过(guò)这样的(de)效应创造生命。当然(rán)，这些(xiē)推论(lùn)的大前提(tí)是(shì)要先找到(dào)暗物(wù)质存(cún)在(zài)的(de)实际证据。那么小伙伴们(men)，你们(men)觉得暗(àn)物质到底存不(bù)存(cún)在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你(nǐ)的(de)支持是我更新(xīn)的动(dòng)力！

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