宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在科学无(wú)法解(jiě)释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去(qù)的(de)几十年当(dāng)中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却(què)没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据。除了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙(zhòu)中天体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道(dào)出现(xiàn)异常，不符合万有引力(lì)定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通过(guò)引力(lì)在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王星(xīng)的存在(zài)。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现(xiàn)都是应用万有引力(lì)定律所取得(dé)重大天文成就的例(lì)子(zi)。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系(xì)团的质量(liàng)。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的(de)巨(jù)大星(xīng)系(xì)团，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在一起。测量星(xīng)系(xì)团(tuán)的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第(dì)一(yī)种是获(huò)得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个(gè)星(xīng)系(xì)相对于(yú)星系团的运动(dòng)速度。当测量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的(de)形式(shì)所存(cún)在，我们无(wú)法看到(dào)。最诡异的是，在测量速(sù)度的(de)过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种(zhǒng)力(lì)量来(lái)源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了这(zhè)样(yàng)部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们却(què)占据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只是当时的人们(men)对(duì)这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这个词(cí)才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来(lái)说(shuō)，距离中心越(yuè)远的恒星在其(qí)轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测的(de)结果却(què)让(ràng)人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律(lǜ)，在星系(xì)当中如果没有足(zú)够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学(xué)家们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的(de)方法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星(xīng)系(xì)当中(zhōng)气体(tǐ)在(zài)X轴(zhóu)上(shàng)距(jù)离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常(cháng)的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗(àn)物质(zhì)的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕银(yín)河系旋转，这个实(shí)际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于(yú)理论速(sù)度，那么产生以上(shàng)这(zhè)种向心(xīn)加速度的(de)原因很可能(néng)就是(shì)存在(zài)着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到(dào)的物质，是这些暗(àn)物质的引(yǐn)力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在(zài)了体校怎么考,上体校需要什么条件呢，体校需要什么条件可以考？(le)一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越(yuè)多的(de)研(yán)究人(rén)员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质(zhì)体校怎么考,上体校需要什么条件呢，体校需要什么条件可以考？的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并(bìng)不是唯一可以解(jiě)释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现了一个反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却(què)只有银(yín)河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必(bì)须存在暗物(wù)质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用最(zuì)先进的(de)望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个小(xiǎo)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(de)物质和力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也许该(gāi)星系(xì)的(de)暗物质，已经被附(fù)近的另一(yī)个大星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除(chú)了暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就是人类对引力的(de)理解还不(bù)够全面，引力很(hěn)可能(néng)在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意(yì)味着(zhe)在行星系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运(yùn)动(dòng)。但是上升(shēng)到星系和(hé)星(xīng)团的(de)尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互作用则是(shì)不(bù)同的方式。对于(yú)在星系团之间的(de)相互作用，科学(xué)家还引入了外(wài)部场效(xiào)应的概念，指的是(shì)在数百万光年的(de)规模上，巨大的(de)质量之间会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人认为暗物(wù)质(zhì)假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于(yú)暗(àn)物质存在的(de)其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿(yì)光年的(de)子(zi)弹星系团(tuán)，由两个碰撞的(de)星系团所组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的(de)相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位于所(suǒ)有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它(tā)的质(zhì)量区域到底是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可以明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系似(shì)乎被拉(lā)伸(shēn)产生(shēng)了(le)巨大的形(xíng)变。其实这(zhè)些(xiē)星(xīng)系本(běn)身并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦伯(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身(shēn)后更遥(yáo)远星系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是(shì)引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当人们对(duì)子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不(bù)是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释方(fāng)法就是当星团发(fā)生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可被观测到(dào)的(de)质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质则直接通过了(le)这个(gè)区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹(dàn)星系团的(de)引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留(liú)下了(le)各(gè)相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的(de)区域，但实际上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科(kē)学家们通(tōng)过对前景背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应该是(shì)这样的，而随(suí)着(zhe)暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来(lái)“和(hé)谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需(xū)要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很多不(bù)同(tóng)的观测结(jié)果。而暗物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们(men)不参与任何(hé)其(qí)他的电磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到(dào)底(dǐ)是什么？科学家们已(yǐ)经(jīng)提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不(bù)同(tóng)的目(mù)标(biāo)粒子所需要的实验方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻(xún)找(zhǎo)这些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了(le)超过50次的实验(yàn)，却没有任何实(shí)质性的发(fā)现，除(chú)了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科(kē)学家声称观测到了(le)某种信号。经过了(le)20多年(nián)的数据收(shōu)集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是一(yī)样(yàng)。一些科学(xué)家认为(wèi)这可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期(qī)性的年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意(yì)味着(zhe)我们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致(zhì)的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地(dì)球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好达(dá)到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰(qià)好达到了(le)最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这可以用来解释(shì)，研(yán)究(jiū)人员们所观测到(dào)的周(zhōu)期(qī)性(xìng)信号(hào)。当然也可能有其他(tā)的情(qíng)况，造(zào)成这(zhè)种年(nián)度(dù)周(zhōu)期(qī)信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客(kè)的数(shù)量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建(jiàn)立了一(yī)个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这(zhè)里的季(jì)节与之前的实验室(shì)正(zhèng)好相反(fǎn)，而在(zài)这里，地(dì)球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实(shí)验(yàn)室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截(jié)至目(mù)前还无(wú)法提(tí)供(gōng)相应(yīng)的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一个关(guān)键的用途就是(shì)探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究(jiū)发(fā)现，如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一(yī)种神(shén)秘的效应，这种暗物(wù)质(zhì)效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果这(zhè)一(yī)理(lǐ)论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味(wèi)着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物(wù)质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大前(qián)提是要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物(wù)质到底存(cún)不(bù)存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力！

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