宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的(de)？为(wèi)何(hé)会(huì)存(cún)在科学无(wú)法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存(cún)在的(de)证(zhèng)据，科(kē)学家(jiā)们在过(guò)去的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的(de)规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当(dāng)天文学(xué)家们(men)发现某些天体运(yùn)行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道的异(yì)常，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王(wáng)星的(de)存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发(fā)现都是应用万有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(zài)恒星系(xì)统的(de)尺度当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研(yán)究和测(cè)量后(hòu)发星系团的(de)质量。这(zhè)是一个由数千个星系所(suǒ)组成的(de)巨(jù)大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方法结果一致，就(jiù)可以确(què)定其质量的范(fàn)围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的数(shù)据是测量各个(gè)星(xīng)系的光(guāng)度(dù)。

第二(èr)种是(shì)动力学质量(liàng)的计(jì)算，是(shì)利用光(guāng)谱(pǔ)红移(yí)测量星系团中(zhōng)的(de)各个星系相对(duì)于(yú)星系团的运(yùn)动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可见光的(de)形式所存(cún)在，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发现星系团(tuán)中(zhōng)很多星系的速度(dù)比理论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可(kě)见星系的(de)质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应(yīng)该被抛出星(xīng)系(xì)团之外(wài)了，除(chú)非(fēi)有一种神秘(mì)的力量在(zài)起作用，这种力量来源(yuán)于(yú)某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时(shí)的人们对(duì)这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一(yī)次出(chū)现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但是(shì)他们观(guān)测(cè)的(de)结果却(què)让人感到(dào)不(bù)可(kě)思(sī)议(yì)。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿(dùn)的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当中如果没(méi)有足够(gòu)大的(de)质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方法(fǎ)来解释暗物(wù)质的(de)存在，这种方法就是测量(liàng)星系(xì)当(dāng)中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常(cháng)的(de)结(jié)果，就认为是(shì)由(yóu)暗物(wù)质的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度(dù)并不符(fú)合牛顿的(de)力学定律。我们的(de)太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的第(dì)三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实(shí)际上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒的(de)速度围绕银(yín)河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么产(chǎn)华枝春满天心月圆什么意思可以发朋友圈吗，怀瑾握瑜,风禾尽起什么意思生以上这种(zhǒng)向心加速度的原(yuán)因很可(kě)能就(jiù)是(shì)存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物(wù)质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家(jiā)根据(jù)星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在(zài)星系(xì)当中暗物(wù)质的质量占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是(shì)唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发(fā)现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也(yě)会出现速度上的微小差(chà)异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还(hái)发(fā)现了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不(bù)多，但是星系当(dāng)中存在的恒(héng)星数量却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学(xué)家(jiā)们使(shǐ)用最(zuì)先(xiān)进的(de)望远(yuǎn)镜对其进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细(xì)测量(liàng)之(zhī)后，发(fā)现(xiàn)星(xīng)系中的(de)恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来解(jiě)释的。那(nà)么又有人提出(chū)，也(yě)许该星系(xì)的(de)暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何(hé)星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说(shuō)之(zhī)外，另(lìng)一种可能(néng)就是人类(lèi)对引力的理解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力(lì)很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作方式(shì)是(shì)不(bù)同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道，按(àn)照我们所理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星团的尺度(dù)，引力(lì)之间的相互作用则是(shì)不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还(hái)引入了外(wài)部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间会产生(shēng)对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们需要对(duì)现在的(de)物理(lǐ)定律进(jìn)行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让(ràng)很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的(de)普通质量都在星系的(de)气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际气(qì)体的(de)相互作用(yòng)就会导致温度(dù)的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)大部分的(de)质量(liàng)将位于(yú)所有这些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区域(yù)。那(nà)么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是(shì)不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可(kě)以(yǐ)明(míng)显地看到很(hěn)多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样极(jí)遥(yáo)远的天体和(hé)我们地球上的(de)观测者(zhě)之间。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的(de)引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨(jù)大的天(tiān)体可能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测(cè)的时候，发现它(tā)的(de)大质量区域并不是(shì)在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所(suǒ)以最(zuì)好的(de)解释方法(fǎ)就是当星团发生全(quán)部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗(àn)物(wù)质则直(zhí)接(jiē)通过了(le)这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后(hòu)，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学(xué)家们(men)通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的(de)，而随(suí)着暗物(wù)质的(de)增加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们(men)需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是普通物(wù)质的(de)5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例(lì)是一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的(de)理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不(bù)同的(de)观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒(lì)子(zi)，它们不参(cān)与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互(hù)作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不(bù)同的目标粒子(zi)所需(xū)要的实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物(wù)质(zhì)相互作用的(de)“暗物质”，科学(xué)家们已经(jīng)进行了(le)超过(guò)50次的实(shí)验(yàn)，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除了一个(gè)地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最(zuì)大的地(dì)学实验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高的(de)探(tàn)测(cè)器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科(kē)学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的(de)数(shù)据(jù)收集，人们发现了一个(gè)有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为(wèi)这可(kě)能是人类发(fā)现暗物质的(de)第一个(gè)直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期(qī)性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着我们也在(zài)以这样(yàng)的速度(dù)在(zài)穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的(de)时(shí)间，地(dì)球围绕(rào)太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河(hé)系的方向是(shì)一致的(de)，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在(zài)6月(yuè)份的(de)时候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致(zhì)，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相对(duì)银河系的平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解(jiě)释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客的数(shù)量也符合这(zhè)个周(zhōu)期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一(yī)个几(jǐ)乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的运动特征(zhēng)和第一个(gè)实验室是(shì)一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的(de)信号，就(jiù)可(kě)以成为暗物(wù)质(zhì)所存在的(de)非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至(zhì)目前还(hái)无法提供相应的数(shù)据(jù)支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一(yī)个关键的用途就是探索暗物(wù)质背(bèi)后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一(yī)理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗(àn)物质(zhì)会不会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个(gè)角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前提是要先找(zhǎo)到(dào)暗物质存在的实际(jì)证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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