宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科(kē)学无法解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什(shén)么？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在(zài)的(de)证(zhèng)据(jù)，科学家们(men)在(zài)过去的几十年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有(yǒu)发(fā)现任何(hé)的有效证据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲学数(shù)学(xué)原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克(kè)牛(niú)顿(dùn)发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百(bǎi)年来(lái)，当天文学(xué)家们发现某些天体运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符(fú)合万(wàn)有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一(yī)定(dìng)有未知(zhī)的天(tiān)体(tǐ)通过引力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发(fā)现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万(wàn)有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天文成就的例子(zi)。但是这些发现都(dōu)是在(zài)恒(héng)星系统的尺度当(dāng)中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星(xīng)团的尺(chǐ)度，事(shì)情就(jiù)开始(shǐ)变(biàn)得诡(guǐ)异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在(zài)研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是(shì)一个由数(shù)千个星(xīng)系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束(shù)缚在(zài)一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量一般会(huì)使用(yòng)到(dào)两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一(yī)威尔士首都是哪个城市 威尔士是哪个国家种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的(de)光度。

第(dì)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的(de)各个星系(xì)相对于星系(xì)团的(de)运动(dòng)速(sù)度(dù)。当测量结(jié)果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我们(men)无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)很(hěn)多星系的(de)速度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法将它(tā)们束(shù)缚(fù)在(zài)星系团内的，它(tā)们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分(fēn)不(bù)可见的(de)暗质(zhì)，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对这样(yàng)的一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星运动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越远(yuǎn)的(de)恒(héng)星在其轨道上的(de)运行速度(dù)就会越慢。但是他们(men)观测的(de)结果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几乎保持(chí)不变。可是(shì)根据(jù)牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大的质量来吸(xī)引它们(men)，这些外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了(le)。基于这种现象，科学家们会(huì)使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量星系当中气(qì)体在(zài)X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)。如果出现异常(cháng)的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家们(men)通过(guò)射电望远镜测量了距离(lí)星(xīng)系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年，根据(jù)万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)系的(de)运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于理论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因很可能就(jiù)是存在着一种我们看不到的(d威尔士首都是哪个城市 威尔士是哪个国家e)物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星(xīng)系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗(àn)物质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒(héng)星之(zhī)间，也会(huì)出现速度上的微小差异(yì)。另外(wài)，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则(zé)就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科(kē)学家们使(shǐ)用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星(xīng)运(yùn)动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一(yī)个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附(fù)近没(méi)有(yǒu)任(rèn)何星系(xì)存在。造成(chéng)这(zhè)些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是人类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着(zhe)它们(men)的(de)轨道，按照我们所理解(jiě)的方式(shì)运动。但是上(shàng)升到(dào)星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是(shì)不(bù)同(tóng)的方式。对于在(zài)星(xīng)系团之间的相互(hù)作(zuò)用，科(kē)学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数(shù)百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨(jù)大(dà)的质量(liàng)之间会(huì)产生对(duì)彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些(xiē)发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗物(wù)质存(cún)在(zài)的其他(tā)的理论(lùn)证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通质(zhì)量(liàng)都(dōu)在星(xīng)系(xì)的(de)气(qì)体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用(yòng)就会导致温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分(fēn)的质量(liàng)将位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么我们通过什么(me)来验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一(yī)张全(quán)彩的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中我(wǒ)们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看(kàn)到很多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问题(tí)，而是这样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观测(cè)的时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的解释(shì)方(fāng)法(fǎ)就是当星团发生(shēng)全部(bù)的(de)碰撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过了这个(gè)区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜(jìng)研究也(yě)被(bèi)认为是暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的迄今为(wèi)止最好的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可(kě)以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中了(le)。经过了(le)130多亿年之后，这些威尔士首都是哪个城市 威尔士是哪个国家(xiē)光(guāng)在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区(qū)域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域(yù)提取(qǔ)和标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起来不应(yīng)该是(shì)这样的(de)，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度(dù)会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物(wù)质(zhì)大约是普通(tōng)物质的(de)5倍(bèi)。这个数字与(yǔ)解释(shì)星系(xì)当中恒星运动所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不同的观测结果(guǒ)。而暗(àn)物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能(néng)够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了(le)数十(shí)种的(de)假想目(mù)标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年(nián)当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常规物质相互(hù)作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们(men)已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任(rèn)何(hé)实质性的(de)发现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下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(shì)，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三(sān)层(céng)楼高的探测(cè)器，一(yī)直致力于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科(kē)学(xué)家声(shēng)称观测到(dào)了(le)某种信号。经(jīng)过了20多年的(de)数据收集(jí)，人们发现了(le)一(yī)个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值(zhí)，然(rán)后在11月降到(dào)最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中每年都(dōu)是(shì)一样。一些科(kē)学家认为这可(kě)能是人(rén)类(lèi)发(fā)现暗物质的第一(yī)个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在(zài)以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那(nà)么如果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河(hé)系的方(fāng)向(xiàng)是(shì)一致的，而另(lìng)外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方(fāng)向(xiàng)正好(hǎo)达到(dào)完全一致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最快的(de)时(shí)段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际(jì)的情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的数量也(yě)符合这个(gè)周期的规律。

所以，科(kē)学(xué)家们又(yòu)在(zài)南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在(zài)这里，地(dì)球穿过(guò)暗(àn)物质(zhì)流的运(yùn)动特征和第一个(gè)实验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存(cún)在的(de)非常有力的(de)证据了(le)。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建成(chéng)不(bù)久，所以截至目(mù)前还无法提供(gōng)相应(yīng)的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望(wàng)远镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场仪器(qì)提供的视野是哈(hā)勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个(gè)关(guān)键的用途(tú)就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以(yǐ)待(dài)了。费米实(shí)验(yàn)室粒子天体物理中(zhōng)心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者说(shuō)是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一(yī)理(lǐ)论得(dé)到(dào)进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)某个(gè)角落的(de)行(xíng)星上(shàng)，暗(àn)物质正在(zài)通过这样的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我更新(xīn)的动力！

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