宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存(cún)在科学(xué)无(wú)法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟(jìng)是什么(me)？人类为了(le)寻找暗物质存在(zài)的证(zhèng)据，科学(xué)家(jiā)们(men)在过(guò)去的几(jǐ)十年(nián)当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭(jiē)示了(le)宇(yǔ)宙中天体运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万有引力定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会(huì)知道，周围一(yī)定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道的异(yì)常，推算(suàn)并且(qiě)发现了(le)海王星(xīng)的存(cún)在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升到星系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事(shì)情就(jiù)开(kāi)始变得(dé)诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹(zī)威基(jī)正在研究和(hé)测量(liàng)后发星系团的(de)质(zhì)量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚(fù)在一起。测量星系团(tuán)的质量(liàng)一般(bān)会(huì)使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的范围。

第(dì)一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据(jù)是测量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是(shì)利用光(guāng)谱(pǔ)红(hóng)移测(cè)量星系团(tuán)中的各个星系(xì)相(xiāng)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，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的(de)质量并(bìng)不(bù)以可见光(guāng)的形式所存(cún)在，我们无(wú)法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度比(bǐ)理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产生的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系团之(zhī)外了(le)，除(chú)非有(yǒu)一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出(chū)了这样部分(fēn)不可见的(de)暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人们对这(zhè)样(yàng)的(de)一(yī)种说法不(bù)屑(xiè)一(yī)顾。

直(zhí)到(dào)40年之(zhī)后，“暗(àn)物(wù)质”这个词(cí)才再一(yī)次出现。天(tiān)文(wén)学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离(lí)中心(xīn)越远的(de)恒星在(zài)其轨道上的运行速度(dù)就(jiù)会(huì)越慢。但是(shì)他们(men)观测的结果却让(ràng)人感到不(bù)可思(sī)议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是(shì)根据(jù)牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的质量来(lái)吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一种相对(duì)标(biāo)准(zhǔn)的(de)方法(fǎ)来解释(shì)暗(àn)物(wù)质的(de)存(cún)在(zài)，这种方法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴上距(jù)离星系中心(xīn)的距(jù)离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由(yóu)暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距(jù)离的(de)氢元素，发现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并不符(fú)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)系的第三悬臂(bì)之上，距离(lí)银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系(xì)的运行速度应(yīng)该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系(xì)旋转，这(zhè)个实际速度(dù)远远大于(yú)理论速度(dù)，那么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度的原因很可能就是存(cún)在着一种我们(men)看不到(dào)的物质(zhì)，是(shì)这些(xiē)暗物质的(de)引力(lì)效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始，越来(lái)越(yuè)多的研(yán)究人员开始相信(xìn)暗物(wù)质的(de)存在。科学家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质(zhì)的质(zhì)量占整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学(xué)家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学家还发现了(le)一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多，但是星系(xì)当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系(xì)必须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进(jìn)行了40个小时的(de)详细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动(dòng)是(shì)可以用正常(cháng)的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释的(de)。那么又有人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被附近的另(lìng)一个大星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附近没有任何星系(xì)存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可(kě)能就(jiù)是人类对引力的理(lǐ)解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能(néng)在不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运动。但(dàn)是上升到星系和星团(tuán)的(de)尺度(dù)，引力之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于(yú)在(zài)星系(xì)团(tuán)之间(jiān)的相(xiāng)互作用(yòng)，科(kē)学家还(hái)引入了(le)外部(bù)场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万(wàn)光年的(de)规模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产生对(duì)彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要(yào)对现在的物理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论(lùn)就(jiù)此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于(yú)暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法(fǎ)解(jiě)释的(de)“引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它(tā)们大(dà)部(bù)分的(de)普(pǔ)通(tōng)质(zhì)量都在(zài)星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小(xiǎo)时发(fā)生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候(hòu)，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么(me)我们通过什(shén)么来(lái)验证它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的(de)形变。其实这些星(xīng)系本身(shēn)并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和(hé)我们(men)地球(qiú)上的观(guān)测(cè)者(zhě)之(zhī)间。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的(de)光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天体可(kě)能是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不(bù)是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧(cè)。所以最好(hǎo)的解释方(fāng)法就是当星(xīng)团发(fā)生(shēng)全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通过(guò)了这(zhè)个区域(yù)，并在两边形成了引力(lì)透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引力透镜研(yán)究也被(bèi)认(rèn)为是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为止最(zuì)好的(de)理论(lùn)证(zhèng)据(jù)。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光(guāng)终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的(de)微(wēi)波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度较高的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温(wēn)差只有万(wàn)分之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前景背景分离(lí)后的二值图像进行(xíng)连通域(yù)提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起(qǐ)来(lái)不(bù)应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的(de)增加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是(shì)普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所需(xū)要的暗(àn)物质比(bǐ)例(lì)是一致的(de)。这就意味(wèi)着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很多不同(tóng)的(de)观(guān)测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通(tōng)过引(yǐn)力来(lái)相互作用。所(suǒ)以如果能够找到(dào)这种粒(lì)子的(de)存在，就相当于找到了暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科(kē)学家(jiā)们已经提出了数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而要(yào)寻找这些不同的(de)目标粒子所需(xū)要的实验方(fāng)式也(yě)不相(xiāng)同(tóng)。在过去的(de)几十(shí)年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些(xiē)看(kàn)不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎(hū)不(bù)会与(yǔ)常规物质相互(hù)作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家们已经(jīng)进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的地学实(shí)验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高的探(tàn)测器(qì)，一(yī)直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观(guān)测(cè)到了某种信号。经(jīng)过(guò)了(le)20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年(nián)的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能(néng)是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会(huì)产生周期性(xìng)的(de)年度(dù)信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如(rú)果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个(gè)过(guò)程(chéng)中(zhōng)会(huì)产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的时间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银河系的(de)方向是一致的(de)，而另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)正(zhèng)好达到(dào)完(wán)全一致，这(zhè)是理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的平面呈(chéng)现了(le)60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是这并不(bù)影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可以用(yòng)来解释，研究(jiū)人(rén)员们所(su议论文论点论据论证是什么意思，论点论据论证是什么意思举例子ǒ)观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可(kě)能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意(yì)大(dà)利(lì)游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相同的信号(hào)，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所存(cún)在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提供相(xiāng)应(yīng)的数据(jù)支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器提供的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的(de)100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关(guān)键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结果，我们只能(néng)拭(shì)目(mù)以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进化的(de)一个重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么(me)遍(biàn)布宇宙当中的暗物(wù)质会(huì)不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在(zài)通(tōng)过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的(de)大前提(tí)是要先(xiān)找到暗物质(zhì)存在的实(shí)际(jì)证据。那(议论文论点论据论证是什么意思，论点论据论证是什么意思举例子nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是我更新的(de)动(dòng)力！

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