宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗高宽深用什么字母表示什么，高宽深用什么字母表示出来物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进行了(le)超过50次(cì)的长期实验，但是(shì)却没(méi)有(yǒu)发现任(rèn)何的(de)有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来，当天文学(xué)家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出(chū)现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的(de)异(yì)常(cháng)，推算并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和(hé)测量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这是一个(gè)由(yóu)数(shù)千个星系所(suǒ)组成的巨(jù)大星系(xì)团(tuán)，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种方法结(jié)果一致，就可(kě)以确定(dìng)其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得其(qí)"光(guāng)度学的(de)质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测量(liàng)各个星系的光度。

第(dì)二种是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星(xīng)系相对于星(xīng)系团的运动速(sù)度(dù)。当(dāng)测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的过程(chéng)中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团(tuán)中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的(de)引力(lì)是无法将它们束缚(fù)在星系团内的(de)，它们(men)早就(jiù)应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力量在起(qǐ)作用，这(zhè)种力量(liàng)来源(yuán)于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人(rén)们对这样的一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特(tè)在观测(cè)仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的(de)恒星在(zài)其轨道上的(de)运行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们观(guān)测(cè)的结果却(què)让(ràng)人(rén)感到不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的(de)增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不(bù)变。可是(shì)根(gēn)据牛顿(dùn)的(de)万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质量(liàng)来(lái)吸引它(tā)们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会(huì)使(shǐ)用一种相对标(biāo)准的方法(fǎ)来解释暗(àn)物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气(qì)体(tǐ)在(zài)X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的旋转速度。如(rú)果出(chū)现异常的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物(wù)质(zhì)的力量进入其中。

于是科(kē)学家(jiā)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，发现它(tā)们的(de)旋转速度(dù)并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们(men)的太(tài)阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行(xíng)计算，太阳系的(de)运行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕(rào)银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向(xiàng)心加速(sù)度的原因很(hěn)可(kě)能就是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这(zhè)个现象高宽深用什么字母表示什么，高宽深用什么字母表示出来的原因。在(zài)一(yī)项新的研究(jiū)当中，科学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发现了一个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多，但(dàn)是星系(xì)当中存在的恒星(xīng)数量却只有银(yín)河系的千(qiān)分之一(yī)。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗(àn)物(wù)质，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用(yòng)最(zuì)先进(jìn)的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的(de)详(xiáng)细测量之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动是(shì)可(kě)以用(yòng)正(zhèng)常(cháng)的物质(zhì)和力学定(dìn高宽深用什么字母表示什么，高宽深用什么字母表示出来g)律(lǜ)来解释的。那么(me)又有人(rén)提出，也许该星系的(de)暗物质(zhì)，已经(jīng)被附近的另一个(gè)大(dà)星系(xì)剥离(lí)了(le)。奇(qí)怪的(de)是，它(tā)的附近没有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质(zhì)的假说(shuō)之外(wài)，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是(shì)人类对引(yǐn)力的(de)理解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能(néng)在不(bù)同尺度(dù)空间中的(de)工(gōng)作方式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的(de)天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到(dào)星(xīng)系(xì)和(hé)星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系(xì)团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的(de)是在数百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现在(zài)的物(wù)理定(dìng)律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现也让很多人认(rèn)为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质存(cún)在的其(qí)他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰(pèng)撞的(de)星系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们大部分的普通(tōng)质(zhì)量都(dōu)在星系的(de)气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用就会导致温(wēn)度(dù)的急剧升(shēng)高，速度大幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的质量(liàng)将位于所有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么(me)来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可(kě)以明显(xiǎn)地看到(dào)很(hěn)多星系似(shì)乎(hū)被拉伸产生了(le)巨(jù)大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也(yě)不(bù)是韦伯望远镜出了什(shén)么(me)问题，而(ér)是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的天(tiān)体和我们(men)地球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大(dà)的天体遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的东(dōng)西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们(men)对子(zi)弹星(xīng)系团观测的(de)时候，发现(xiàn)它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的(de)解释(shì)方法就(jiù)是当星团(tuán)发生(shēng)全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质量气体(tǐ)被卡在了(le)中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接通过(guò)了这个区(qū)域，并在(zài)两边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最(zuì)好的(de)理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来(lái)自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空(kōng)间背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同(tóng)性的微波辐(fú)射。其中红色的部(bù)分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的(de)区域，但实际上它们(men)之间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离(lí)后的二值图像进(jìn)行连(lián)通(tōng)域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的(de)增加，一些峰(fēng)值的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约(yuē)是(shì)普通物(wù)质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例(lì)是一致的。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了(le)很多不(bù)同的(de)观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何其他(tā)的(de)电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来(lái)相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子(zi)的存(cún)在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的(de)目标(biāo)粒子(zi)所需要的实(shí)验方式(shì)也(yě)不相(xiāng)同。在(zài)过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家(jiā)们已经(jīng)进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的发现(xiàn)，除(chú)了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一(yī)个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直(zhí)致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数(shù)据收集(jí)，人们(men)发(fā)现了(le)一(yī)个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月(yuè)份(fèn)达(dá)到(dào)峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发(fā)现暗物(wù)质的(de)第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才(cái)我们(men)讲了太阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河(hé)系(xì)进行移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我(wǒ)们也(yě)在以这样的(de)速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的(de)时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另(lìng)外半(bàn)年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太(tài)阳的方(fāng)向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系(xì)相对银(yín)河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家认为这可(kě)以用来解释，研究人(rén)员(yuán)们(men)所观测到的周期(qī)性(xìng)信号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期(qī)信(xìn)号的差异也可能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又在(zài)南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室(shì)，这(zhè)里的季节(jié)与之前的(de)实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流的运动(dòng)特(tè)征和第一个实验(yàn)室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在(zài)的非常有力(lì)的(de)证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个实验室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以(yǐ)截(jié)至目前(qián)还无(wú)法提供(gōng)相(xiāng)应的数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台(tái)太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈(hā)勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键的(de)用途就是探索暗(àn)物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待(dài)了。费米(mǐ)实(shí)验室粒(lì)子天体物理中心的(de)科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实(shí)，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类(lèi)并(bìng)不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持(chí)是我更(gèng)新的(de)动力！

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