宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存(cún)在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是什么(me)？人类为了(le)寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家(jiā)们在(zài)过去的几十(shí)年当(dāng)中进行了超过50次的(de)长期实验，但(dàn)是却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力(lì)定律(l岂汝先人志邪的翻译是什么，岂汝先人志邪的翻译英文ǜ)的(de)时候，他们(men)就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过引力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是(shì)应(yīng)用万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天文成就(jiù)的例子(zi)。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升到(dào)星(xīng)系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和测量(liàng)后发星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系(xì)所组成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量的(de)范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测量(liàng)各个星系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各(gè)个星系(xì)相对(duì)于星系团的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形(xíng)式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速(sù)度的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系(xì)团(tuán)中很多星系(xì)的(de)速度比理论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的(de)质(zhì)量(liàng)所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在(zài)星系团内的，它(tā)们早就应该(gāi)被(bèi)抛出星系(xì)团(tuán)之(zhī)外(wài)了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部(bù)分不可见的暗质，它(tā)不(bù)发(fā)散光、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部(bù)分的质(zhì)量。只是当时(shí)的人们对(duì)这(zhè)样的(de)一(yī)种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越(yuè)远的(de)恒星在其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的(de)结果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没(méi)有足(zú)够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围的(de)恒星早就被(bèi)甩到(dào)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方(fāng)法来解释(shì)暗物质(zhì)的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物(wù)质(zhì)的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是科(kē)学家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系(xì)中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河(hé)系的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的(de)运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速(sù)度的(de)原因(yīn)很可能就是(shì)存在着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些(xiē)暗(àn)物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了(le)一起。

也是(shì)从这时开始，越来(lái)越(yuè)多的(de)研究人员开始相信暗物(wù)质的存在(zài)。科学(xué)家根据(jù)星系外恒星轨道的(de)速度(dù)，估算在星系(xì)当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科(kē)学家(jiā)们(men)发现，几乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥远恒星之间(jiān)，也会(huì)出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学家还发(fā)现(xiàn)了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河系不多，但是(shì)星系当(dāng)中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却只有银河系的(de)千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理论(lùn)上(shàng)，该星系(xì)必(bì)须存在暗物(wù)质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最(zuì)先(xiān)进的望远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的(de)详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力(lì)学(xué)定律来解释的。那么(me)又有人提(tí)出(chū)，也许(xǔ)该(gāi)星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附(fù)近(jìn)的另一个(gè)大(dà)星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的附近(jìn)没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造(zào)成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是(shì)人类(lèi)对引力的(de)理解还不(bù)够全面(miàn)，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所(suǒ)理解的(de)方式运动(dòng)。但(dàn)是上升到星(xīng)系和星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则(zé)是不同的方(fāng)式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意(yì)味着我们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团，由两个碰(pèng)撞的(de)星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部(bù)分(fēn)的质量将位于(yú)所(suǒ)有这些气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过(guò)什么来验证它的质(zhì)量(liàng)区域到底是(shì)不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传(chuán)回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产(chǎn)生了(le)巨(jù)大的形变(biàn)。其(qí)实这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这样极(jí)遥远的(de)天体和我们地(dì)球上的(de)观(guān)测者之间。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质(zhì)量(liàng)的东西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天(tiān)体(tǐ)可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对(duì)子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大(dà)质量(liàng)区域并不是(shì)在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解(jiě)释方法(fǎ)就是(shì)当星团(tuán)发(fā)生全部(bù)的(de)碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了(le)中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。经过了(le)130多亿(yì)年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的(de)微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温(wēn)度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前(qián)景背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物(wù)质，图(tú)形(xíng)看起来不应该(gāi)是(shì)这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的(de)增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度(dù)会(huì)减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的(de)测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗物质大(dà)约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星(xīng)系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的(de)。这就(jiù)意(yì)味(wèi)着。

用了(le)一(yī)个简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的(de)本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存(cún)在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子，它们(men)不(bù)参与任何(hé)其他的(de)电磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力来(lái)相互(hù)作(zuò)用。所(suǒ)以(yǐ)如(rú)果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么(me)？科学家们已(yǐ)经(jīng)提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子(zi)所需要的实验(yàn)方(fāng)式也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发(fā)现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最(zuì)大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探(tàn)测器，一(yī)直(zhí)致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子(zi)的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家声(shēng)称观(guān)测到了某(mǒu)种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了(le)一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科学(xué)家(jiā)认为这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗物质(zhì)会产生周期性的年(nián)度(dù)信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进行移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程(chéng)中会产(chǎn)生相(xiāng)应(yīng)的振荡，同(tóng)时地(dì)球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正好达到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系(xì)的平(píng)面(miàn)呈现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个理(lǐ)论的有(yǒu)效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也(yě)可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也(yě)符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节(jié)与之前的实(shí)验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的(de)运动(dòng)特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有(yǒu)力(lì)的(de)证据(jù)了。但是由于(yú)这个实验(yàn)室刚(gāng)刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野(yě)是哈(hā)勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个(gè)关键(jiàn)的用途就(jiù)是(shì)探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费米实验室粒子天体物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘(mì)的(de)效(xiào)应，这种(zhǒng)暗(àn)物(wù)质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意(yì)味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样(yàng)的效(xiào)应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些(xiē)推论的大前提是要(yào)先岂汝先人志邪的翻译是什么，岂汝先人志邪的翻译英文(xiān)找到(dào)暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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