宇宙是“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质存在的证据，科(kē)学(xué)家们在过(guò)去的(de)几十(shí)年当中进行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是(shì)却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运(yùn)动的规(guī)律。往后的(de)几百年来，当天(tiān)文学家们(men)发(fā)现某些(xiē)天(tiān)体(tǐ)运(yùn)行轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力定律的时候，他们就(jiù)会知(zhī)道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的(de)天体通过引力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是应用(yòng)万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大天(tiān)文成就的(de)例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是(shì)在(zài)恒星系统的(de)尺(chǐ)度(dù)当中，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理学(xué)家(jiā)弗里茨(cí)兹威(wēi)基(jī)正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个(gè)由(yóu)数千个星系(xì)所组成的巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测(cè)量星系团的质量一般(bān)会(huì)使(shǐ)用到(dào)两种方(fāng)法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的(de)数据是测量各个(gè)星系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中(zhōng)的(de)各个星系(xì)相对于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系(xì)团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或(huò)者(zhě)说这(zhè)99%的质量(liàng)并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异(yì)的(de)是(shì)，在测量(liàng)速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无(wú)法将(jiāng)它们(men)束(shù)缚在星(xīng)系团内的，它们早就侗族乐器有哪些图片，侗族乐器有哪些种类应(yīng)该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了(le)，除(chú)非有一种神秘的力(lì)量在(zài)起(qǐ)作用(yòng)，这种(zhǒng)力(lì)量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可(kě)见的(de)暗(àn)质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的(de)质(zhì)量。只是当(dāng)时的(de)人(rén)们(men)对这样的一(yī)种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中(zhōng)心越远的恒(héng)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(què)让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大(dà)的质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出(chū)现异(yì)常的(de)结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们(men)通过射电望远镜测量了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度并不(bù)符合牛(niú)顿(dùn)的力学(xué)定律。我们的太阳系(xì)也(yě)不例(lì)外，太阳系位于银河系(xì)的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加速(sù)度的(de)原因很可能(néng)就是存在着一(yī)种我们看(kàn)不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的(de)研究人员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存在(zài)。科(kē)学(xué)家根据星系外恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现象的原因。在(zài)一项新(xīn)的研究(jiū)当(dāng)中，科(kē)学家们发(fā)现，几乎没(méi)有引力(lì)效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异(yì)。另(lìng)外，天文学家还发现了一(yī)个反(fǎn)常的星系(xì)，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多(duō)，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银(yín)河(hé)系(xì)的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系(xì)必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的(de)恒(héng)星运(yùn)动是(shì)可以(yǐ)用正常的物质和(hé)力学(xué)定律来解释的(de)。那么又有人提(tí)出(chū)，也许该(gāi)星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的(de)是，它(tā)的附近没有任何星(xīng)系存(cún)在(zài)。造成这些现象的(de)除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之(zhī)外(wài)，另一种可能就是人类对(duì)引力(lì)的理解还不够全面，引力很可能(néng)在不同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作方式是不(bù)同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是(shì)上升到(dào)星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的(de)方式。对(duì)于在星(xīng)系(xì)团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光(guāng)年(nián)的规(guī)模(mó)上，巨大的(de)质量之(zhī)间(jiān)会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修(xiū)正，这些发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当(dāng)中还(hái)有关(guān)于暗物(wù)质存(cún)在(zài)的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质量都在(zài)星系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气(qì)体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)大部(bù)分的质量将位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们通(tōng)过(guò)什么来验(yàn)证它的质量区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本身并不是(shì)真(zhēn)的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而是这样极(jí)遥远的(de)天体和我们(men)地(dì)球(qiú)上的观测者之间。被(bèi)一(yī)个质量(liàng)超级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西的(de)引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的(de)天(tiān)体可(kě)能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)观测(cè)的时候，发现它的大(dà)质量区域(yù)并(bìng)不是在中间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解(jiě)释方法就是(shì)当(dāng)星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测到的(de)质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个区域(yù)，并(bìng)在两边(biān)形成了引(yǐn)力透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老(lǎo)的光(guāng)。从(cóng)宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相(xiāng)同(tóng)性的微波(bō)辐射(shè)。其中红色的(de)部分表示温度(dù)较高的(de)区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差(chà)只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离后的(de)二值图(tú)像进行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中(zhōng)没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来不应该(gāi)是这(zhè)样的(de)，而随(suí)着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的(de)幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的(de)测量(liàng)值，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一个简(jiǎn)单(dān)的理(lǐ)论框架，就很好地解释了(le)很多不同的(de)观测结果。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的(de)粒子(zi)，它(tā)们不参与任何其他的(de)电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子(zi)的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存在(zài)的(de)实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什(shén)么？科学(xué)家们已经提(tí)出了数十种(zhǒng)的(de)假想目(mù)标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目标(biāo)粒子所需要的实(shí)验方式(shì)也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规(guī)物质(zhì)相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行(xíng)了(le)超过50次的实验(yàn)，却(què)没(méi)有任(rèn)何实(shí)质性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的(de)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，人们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月(yuè)降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年(nián)当(dāng)中(zhōng)每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学家认为这(zhè)可能是人(rén)类发现暗物质的第一(yī)个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的(de)速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这样的(de)速度(dù)在穿越着(zhe)暗(àn)物质流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达(dá)到(dào)完全一致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿越(yuè)暗(àn)物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了(le)最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系(xì)的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影(yǐng)响(xiǎng)这个(gè)理论(lùn)的(de)有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观(guān)测到的周期性信号。当然(rán)也可(kě)能有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异(yì)也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符(fú)合(hé)这(zhè)个周(zhōu)期的(de)规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半球建立了(le)一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的(de)季节(jié)与(yǔ)之前的实验室(shì)正(zhèng)好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流(liú)的运(yùn)动特(tè)征(zhēng)和第一个(gè)实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物(wù)质所(suǒ)存在(zài)的(de)非常有力的证据了。但(dàn)是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以截至目(mù)前还(hái)无(wú)法提供相应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空(kōng)望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器提供的(de)视(shì)野是哈勃红外(wài)仪器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一(yī)个关键的用途就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不(bù)会意(yì)味着(zhe)人类并(bìng)不孤(gū)单(dān)呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在(zài)通过这(zhè)样的(de)效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论的(de)大前提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在(zài)的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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