宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去(qù)的几十年当中进行了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没有发现任何的(de)有效证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些(xiē)天(tiān)体(tǐ)运(yùn)行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力(lì)定律的时(shí)候(hòu)，他们就会知(zhī)道(dào)，周围(wéi)一(yī)定有未(wèi)知的(de)天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并(bìng)且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都(dōu)是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到(dào)星系(xì)或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和测(cè)量后(hòu)发星系团的质量。这是一个(gè)由数(shù)千个(gè)星系所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系(xì)团的质(zhì)量一般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一种是获得其"光度(dù)学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的各(gè)个星系相对于星系团的(de)运动速(sù)度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多(duō)星系(xì)的(de)速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是(shì)无法将它们(men)束缚在星系(xì)团(tuán)内的(de)，它(tā)们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外了(le)，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹(zī)维基提(tí)出(chū)了这(zhè)样(yàng)部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但(dàn)是(shì)它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对这(zhè)样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中(zhōng)心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们观测的(de)结果却(què)让人感到(dào)不可思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保持(chí)不变(biàn)。可(kě)是根据(jù)牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中如果没(méi)有(yǒu)足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基(jī)于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对标(biāo)准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在(zài)，这(zhè)种方法就是(shì)测量星系当(dāng)中气(qì)体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系(xì)中心的(de)距离，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如(rú)果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳(yáng)系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三塞尔维亚女人好追吗，塞尔维亚好找女朋友吗悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河(hé)系旋转，这个(gè)实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理(lǐ)论速度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向心加(jiā)速度(dù)的原因(yīn)很可能就是存(cún)在着(zhe)一种我们(men)看不到的物质，是(shì)这些暗物质的(de)引力(lì)效(xiào)应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的(de)质(zhì)量(liàng)占(zhàn)整(zhěng)个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一可(kě)以解释这(zhè)个现象的原因。在(zài)一项新的(de)研究(jiū)当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距塞尔维亚女人好追吗，塞尔维亚好找女朋友吗离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中(zhōng)存在的恒(héng)星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存(cún)在暗物(wù)质(zhì)，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先(xiān)进的(de)望远镜对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存(cún)在(zài)。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗(àn)物质(zhì)的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对引力的理解还(hái)不够(gòu)全面，引力很(hěn)可能(néng)在不同尺度空间中的工作(zuò)方(fāng)式(shì)是不(bù)同的(de)，这意味着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的(de)天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运(yùn)动。但是(shì)上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互(hù)作(zuò)用则是不同的方式。对(duì)于在(zài)星(xīng)系(xì)团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学(xué)家还(hái)引入了外(wài)部场效应的概(gài)念(niàn)，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需要对(duì)现在的(de)物理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发(fā)现也让很多人认为暗(àn)物质(zhì)假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的其(qí)他的理论证据(jù)，这(zhè)些(xiē)理论证据是蒙德理论所没(méi)法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的(de)星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分(fēn)的普(pǔ)通质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生(shēng)碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际(jì)气体(tǐ)的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)就会导致(zhì)温(wēn)度的(de)急剧升高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部(bù)分(fēn)的质(zhì)量将位于(yú)所有这些气体所在的(de)中间区域。那么我们通过什么(me)来(lái)验证它(tā)的质量区域到底是不(bù)是(shì)集中在(zài)中(zhōng)间呢(ne)？前(qián)不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传(chuán)回(huí)了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一(yī)张全彩的高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其(qí)实这些星系本(běn)身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上(shàng)的(de)观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系(xì)的(de)光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天体(tǐ)可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发(fā)现它的(de)大质量区域并不是(shì)在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就(jiù)是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质(zhì)量气(qì)体被(bèi)卡在了(le)中间(jiān)，暗物质则直接通(tōng)过了(le)这个(gè)区域(yù)，并(bìng)在(zài)两边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的(de)引力(lì)透镜研究也(yě)被认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这(zhè)些(xiē)光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景(jǐng)上留下(xià)了各相同性的微波辐射(shè)。其(qí)中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实(shí)际上它们(men)之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们(men)通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分离后(hòu)的(de)二(èr)值图像进(jìn)行连通(tōng)域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得(dé)看起(qǐ)来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐(fú)射(shè)的测量值，我们需要(yào)的暗物(wù)质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所需(xū)要的暗物质比例是(shì)一(yī)致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很(hěn)多不同(tóng)的(de)观测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们不(bù)参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存(cún)在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科(kē)学(xué)家们已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子所需(xū)要的实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当中(zhōng)，人类为(wèi)了(le)寻找这些(xiē)看(kàn)不(bù)见、摸(mō)不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的(de)实验(yàn)，却(què)没有任何实质(zhì)性(xìng)的发现，除了(le)一(yī)个(gè)地方，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶(lì)属于(yú)阿尔卑(bēi)斯(sī)山(shān)脉(mài)。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最大的地(dì)学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的(de)探(tàn)测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观(guān)测(cè)到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一(yī)个有趣的(de)事情。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人(rén)类(lèi)发(fā)现暗物质的第(dì)一个(gè)直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移(yí)动，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是一致(zhì)的，而(ér)另外(wài)半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际(jì)的(de)情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的(de)有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来(lái)解释，研究人员们所(suǒ)观(guān)测到的(de)周期性信(xìn)号。当然也可能有其(qí)他的情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差(chà)异也可能(néng)是温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山(shān)上的积雪，甚(shèn)至连意大利(lì)游(yóu)客的数量也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在(zài)南半球建(jiàn)立了一(yī)个(gè)几乎(hū)相同的实验(yàn)室(shì)，这(zhè)里(lǐ)的(de)季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可(kě)以得到(dào)相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在(zài)的(de)非常有力(lì)的证据了。但是(shì)由于这(zhè)个(gè)实验室刚(gāng)刚建成不(bù)久，所以截至目(mù)前还(hái)无法提供(gōng)相应(yīng)的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台(tái)新(xīn)的望(wàng)远镜，这台(tái)太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)其(qí)中一个关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能(néng)拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研(yán)究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的(de)效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到(dào)进一(yī)步的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人类(lèi)并不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的(de)大前(qián)提是要(yào)先找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们(men)觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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