宇宙(zhòu)是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据(jù)，科学家们在过去(qù)的几十年当(dāng)中进(jìn)行了(le)超过(guò)50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在1687年出(chū)版的(de)自然哲(zhé)学数(shù)学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文(wén)学家(jiā)们(men)发现某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的(de)时(shí)候，他们(men)就(jiù)会知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过(guò)天王星运行(xíng)轨道的(de)异常，推算(suàn)并且发现了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发(fā)现都是应用(yòng)万(裤子72a是多大尺码 裤子72a和76a差别大吗wàn)有引力(lì)定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例(lì)子(zi)。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变(biàn)得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所(suǒ)组成的(de)巨大(dà)星系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一(yī)致，就可以确(què)定其质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需(xū)要的(de)数据是测量各个(gè)星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星系相对(duì)于星系团的运动(dòng)速(sù)度(dù)。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光(guāng)的形式所(suǒ)存(cún)在，我们无(wú)法看(kàn)到。最(zuì)诡异(yì)的(de)是，在测量(liàng)速度的(de)过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的(de)速(sù)度比理论上(shàng)要快得多，按照牛(niú)顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质(zhì)量所(suǒ)产(chǎn)生的(de)引力是(shì)无(wú)法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内的，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除(chú)非有一种神秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种力(lì)量来(lái)源(yuán)于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光(guāng)，但(dàn)是它(tā)们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是(shì)当时的人(rén)们对这(zhè)样(yàng)的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女(nǚ)座星系中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没(méi)有足够大的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种相对(duì)标准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测(cè)量星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)气(qì)体(tǐ)在X轴上距(jù)离(lí)星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的(de)力量进入其(qí)中。

于(yú)是科学(xué)家们通过射电望(wàng)远镜(jìng)测量了(le)距离星(xīng)系中心更远距(jù)离的氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度(dù)并不符(fú)合牛顿的力学(xué)定(dìng)律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这个实(shí)际速(sù)度远(yuǎn)远大于理论速(sù)度，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速度(dù)的原因很(hěn)可能就是存(cún)在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗(àn)物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释这个(gè)现(xiàn)象的(de)原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究(jiū)当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的(de)遥远恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速度上的(de)微(wēi)小差异(yì)。另外，天文学(xué)家(jiā)还发(fā)现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数(shù)量却只有银(yín)河系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是(shì)科学(xué)家们使用最先进(jìn)的(de)望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的(de)物(w裤子72a是多大尺码 裤子72a和76a差别大吗ù)质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许(xǔ)该星系的暗物质(zhì)，已经(jīng)被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存(cún)在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一种可(kě)能就(jiù)是人类(lèi)对引(yǐn)力的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺度空间(jiān)中的工作方(fāng)式(shì)是不同的(de)，这意味着(zhe)在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式(shì)运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力(lì)之间的相互作(zuò)用则(zé)是不同的方式。对于(yú)在(zài)星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入了(le)外部场效应的概念(niàn)，指的是在数(shù)百万光年(nián)的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产生对(duì)彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要(yào)对现在的物理(lǐ)定律进行(xíng)修(xiū)正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很(hěn)多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质存(cún)在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普(pǔ)通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在(zài)碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系团大部分的质量将位于所有这(zhè)些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们通(tōng)过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不(bù)是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中第(dì)一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到很多星系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本(běn)身(shēn)并(bìng)不是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么(me)问题，而是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的观测(cè)者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能(néng)是(shì)超大质量(liàng)的(de)黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人们对(duì)子弹星系(xì)团观测的时(shí)候，发现它的大质量(liàng)区域并不(bù)是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这(zhè)个(gè)区(qū)域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗(àn)物质存(cún)在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的(de)光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于(yú)可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了(le)。经过(guò)了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留下了各相(xiāng)同性(xìng)的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则(zé)表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们(men)之(zhī)间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对(duì)前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起来(lái)不应该是这样(yàng)的(de)，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的(de)暗(àn)物质(zhì)大(dà)约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释(shì)星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗(àn)物(wù)质比例是一致的(de)。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地(dì)解释了很多不(bù)同的(de)观测结果。而暗物质(zhì)的(de)本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它(tā)们不参(cān)与任(rèn)何其他的(de)电磁作用，只通(tōng)过引(yǐn)力来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就相当于(yú)找到了暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的(de)目标(biāo)粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸(mō)不到，几乎(hū)不会与常(cháng)规物质相互(hù)作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们(裤子72a是多大尺码 裤子72a和76a差别大吗men)已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地(dì)球上(shàng)最大(dà)的地(dì)学实验室，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的(de)数(shù)据(jù)收集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且(qiě)在(zài)20年当(dāng)中每年都是一样(yàng)。一(yī)些科(kē)学家认为这可(kě)能是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)着(zhe)银河系(xì)进(jìn)行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也(yě)在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系(xì)的(de)方(fāng)向是(shì)一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方(fāng)向正好达(dá)到完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质(zhì)流最快的时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来解释，研究人员们(men)所观(guān)测(cè)到的周(zhōu)期(qī)性信号(hào)。当然也(yě)可能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水(shuǐ)分(fēn)、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量(liàng)也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实(shí)验(yàn)室正好(hǎo)相反(fǎn)，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗(àn)物质(zhì)所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但(dàn)是由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会(huì)发(fā)射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器(qì)提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一(yī)个(gè)关键的用途(tú)就是探索暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对(duì)于(yú)探(tàn)测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生命进(jìn)化的一个重(zhòng)要因(yīn)素(sù)。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意味(wèi)着人类(lèi)并不孤(gū)单(dān)呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在(zài)通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先(xiān)找到暗物质存(cún)在的实际(jì)证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新(xīn)的(de)动力！

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