宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的(de)几十年当中进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是却(què)没有发现任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符(fú)合万有引力(lì)定律(lǜ)的(de)时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的(de)天体通过(guò)引力在摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海(hǎi)王星(xīng)的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应用万(wàn)有引力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但(dàn)是这(zhè)些(xiē)发现都是在(zài)恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当(dāng)我们上升到星系或(huò)者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系(xì)团的质量(liàng)。这是(shì)一个由数千(qiān)个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨(jù)大星系团(tuán)，这些(xiē)星系被(bèi)引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星系团的(de)质量一般(bān)会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是(shì)动力(lì)学(xué)质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星(xīng)系(xì)团的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的(de)质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量速度的(de)过程(chéng)中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系(xì)团中很多星系的(de)速度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质(zhì)量所产生的引力(lì)是无法将它(tā)们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除(chú)非(fēi)有一(yī)种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样部(bù)分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的(de)人们(men)对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个(gè)词(cí)才再(zài)一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨道上的(de)运行速度(dù)就会越(yuè)慢(màn)。但(dàn)是他们(men)观(guān)测(cè)的结果却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距离的(de)增加，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)，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的(de)旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电(diàn)望远镜测量了(le)距离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力学(xué)定律。我们的太(tài)阳系(xì)也(yě)不例(lì)外，太阳系(xì)位于银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据(jù)万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律进行计算，太阳系的运(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(mǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原(yuán)因很(hěn)可能(néng)就(jiù)是(shì)存在着一(yī)种我们看(kàn)不到的(de)物质，是(shì)这些暗物质的(de)引力效应将星(xīng)系聚集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来越(yuè)多的研(yán)究人员开始相信暗物质的(de)存在。科学家(jiā)根(gēn)据星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是(shì)唯一可以解释这个现象(xiàng)的(de)原因。在一(yī)项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒星(xīng)之间，也会(huì)出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河系不多，但(dàn)是星系(xì)当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该星系必须存(cún)在暗(àn)物质，否则就(jiù)会分崩离析(xī)。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用最先进的望远镜(jìng)对(duì)其进行了(le)40个小时的详细测(cè)量(liàng)之后，发(fā)现星系中的恒(héng)星(xīng)运动(dòng)是(shì)可以用正常的物(wù)质和力(lì)学定律来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大(dà)星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些(xiē)现(xiàn)象的除(chú)了暗物质(zhì)的(de)假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能在(zài)不(bù)同尺度空间中(zhōng)的工作方式(shì)是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道(dào)，按照我们所理(lǐ)解的方式(shì)运动(dòng)。但是(shì)上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力(lì)之间的相互作(zuò)用(yòng)则是不同(tóng)的方(fāng)式(shì)。对(duì)于在(zài)星系团(tuán)之间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的(de)是(shì)在数百万光年的(de)规(guī)模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特(tè)殊的效果，这(zhè)个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意味着我们需要(yào)对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的其(qí)他的(de)理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用就会导致温(wēn)度的(de)急剧升高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹(dàn)星系(xì)团大(dà)部分的(de)质量将位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它(tā)的质量区(qū)域到底是(shì)不(bù)是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜(jìng)传(chuán)回了(le)宇(yǔ)宙当中第(dì)一(yī)张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到(dào)很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其(qí)实这些星系本身(shēn)并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而(ér)是这样极(jí)遥(yáo)远的天体和我们地球上(shàng)的观测者(zhě)之间(jiān)。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东西(xī)的(de)引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效(xiào)应(yīng)。这个(gè)巨大的天(tiān)体可能是超(chāo)大质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发(fā)现(xiàn)它(tā)的大质量区域(yù)并(bìng)不是(shì)在中间，而是(shì)在(zài)两侧。所以最好(hǎo如何加入如新直销模式 如新是合法直销吗)的解释方(fāng)法就是当(dāng)星团发生全(quán)部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边(biān)形成了(le)引(yǐn)力透(tòu)镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的(de)引力透镜研(yán)究也(yě)被认为是(shì)暗(àn)物质存在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据(jù)。

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，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的温差(chà)只有万分之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前景(jǐng)背(bèi)景(jǐng)分离后的(de)二(èr)值图像(xiàng)进行连(lián)通域提(tí)取和标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图(tú)形看起来(lái)不应(yīng)该是这样的(de)，而(ér)随着(zhe)暗(àn)物(wù)质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了(le)匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要(yào)的(de)暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一(yī)个简单的(de)理论框架，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不(bù)同的观测结果。而暗物(wù)质的(de)本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们(men)不参与任何其他的电(diàn)磁作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而要寻找这(zhè)些不同的目标(biāo)粒(lì)子(zi)所(suǒ)需要(yào)的(de)实验方式(shì)也不相同(tóng)。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了(le)寻(xún)找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常规(guī)物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)进(jìn)行(xíng)了超过50次的实(shí)验，却没(méi)有任何实(shí)质性的(de)发(fā)现，除(chú)了一个(gè)地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地(dì)学实验(yàn)室，这(zhè)个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一(yī)个三层(céng)楼高的探测器，一直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学(xué)家声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了20多年(nián)的数据(jù)收(shōu)集，人们(men)发现(xiàn)了一个(gè)有趣(qù)的事情。探测率会在(zài)每年(nián)的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科(kē)学家(jiā)认为这可能是人类(lèi)发(fā)现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银(yín)河系进行(xíng)移动，那(nà)么如(rú)果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的(de)速度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时(shí)地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到(dào)完全一致，这是(shì)理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而(ér)在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系(xì)的(de)平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可(kě)能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客(kè)的(de)数量也(yě)符合这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科学(xué)家(jiā)们(men)又(yòu)在南半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室，这里的(de)季节(jié)与之前(qián)的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里(lǐ)，地(dì)球(qiú)穿过(guò)暗物(wù)质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个实验室(shì)是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号(hào)，就(jiù)可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非常有力的证(zhèng)据了(le)。但是由于(yú)这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前还无(wú)法提供(gōng)相应(yīng)的数(shù)据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器(qì)提供(gōng)的视野(yě)是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用途(tú)就是(shì)探索暗物(wù)质背后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中心的(de)科学家丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质(zhì)效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞生，或者说是生命进(jìn)化的(de)一个重要因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质会不会(huì)意(yì)味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的(de)行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提(tí)是(shì)要先(xiān)找(zhǎo)到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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