宇(yǔ)宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人类为了(le)寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证据，科学家们(men)在过去的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的(de)长期实验，但是却(què)没有发现任何(hé)的有效证据。除了一个地(dì)方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲学(xué)数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的(de)几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合(hé)万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他们(men)就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维陌上花开是什么意思,代表什么，微信名陌上花是什么意思耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了(le)海(hǎi)王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥(míng)王星的(de)发(fā)现都是应用(yòng)万有引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天(tiān)文成就的例(lì)子。但是这些(xiē)发(fā)现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者(zhě)是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变(biàn)得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学(xué)家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的(de)质量。这是(shì)一个(gè)由数千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨(jù)大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到(dào)两种方法，当(dāng)两(liǎng)种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学(xué)的(de)质(zhì)量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种是动力学(xué)质量的计算，是利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系(xì)团中的各(gè)个星系相对于星系团的运(yùn)动速(sù)度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可(kě)见光的(de)形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在(zài)测量速(sù)度的过(guò)程中，兹威基发(fā)现星(xīng)系团(tuán)中很多星系的速度(dù)比理论上(shàng)要(yào)快得(dé)多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚(fù)在星系(xì)团内(nèi)的，它(tā)们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是(shì)它(tā)们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星在其轨道(dào)上的运行速度(dù)就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测的(de)结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛顿的(de)万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学(xué)家们会使用一(yī)种相对(duì)标准(zhǔn)的(de)方法来(lái)解(jiě)释暗物质的(de)存(cún)在，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距(jù)离，以及(jí)在(zài)Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的(de)太阳系也(yě)不例(lì)外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定(dìng)律进行计(jì)算，太阳系的运(yùn)行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕(rào)银(yín)河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能就是存在(zài)着(zhe)一种(zhǒng)我们看不到的(de)物质，是(shì)这些暗物质的(de)引力效应(yīng)将星系聚集在了(le)一起。

也是(shì)从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的(de)原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中(zhōng)存在的恒(héng)星(xīng)数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学(xué)家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的(de)详细测(cè)量之后，发(fā)现星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质(zhì)和(hé)力(lì)学定律(lǜ)来解释的(de)。那(nà)么又有人(rén)提出，也(yě)许该星系的(de)暗(àn)物质，已(yǐ)经被(bèi)附(fù)近的(de)另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪(guài)的(de)是(shì)，它的(de)附近没有任何星(xīng)系存在。造成这些(xiē)现象的除(chú)了(le)暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就是(shì)人类对引力的理(lǐ)解还不够(gòu)全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度(dù)中的(de)天体会沿着它们的轨(guǐ)道(dào)，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系(xì)和(hé)星团的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之间的(de)相互(hù)作(zuò)用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的(de)概念(niàn)，指的是在数百万光年(nián)的(de)规(guī)模上，巨大(dà)的质量(liàng)之(zhī)间(jiān)会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要对现在的(de)物(wù)理定(dìng)律进行修(xiū)正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关(guān)于暗(àn)物(wù)质存在的其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德(dé)理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星(xīng)系的(de)气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的(de)中(zhōng)间区域。那么我们(men)通过什(shén)么来(lái)验证它的质量(liàng)区域(yù)到底是(shì)不(bù)是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的(de)高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看(kàn)到(dào)很多星系似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些星(xīng)系本身并不(bù)是(shì)真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了(le)什么问(wèn)题，而是(shì)这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和我们地球(qiú)上的观测(cè)者之间。被一个质量超级(jí)巨(jù)大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的(de)东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后(hòu)更(gèng)遥(yáo)远星系的(de)光都(dōu)发生(shēng)了(le)扭曲(qū)。这个现象就是(shì)引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是(shì)超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星系(xì)团观测的(de)时候，发(fā)现它的大质量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是(shì)当星团发生全(quán)部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物(wù)质则直(zhí)接(jiē)通过了这个区域(yù)，并(bìng)在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜(jìng)研(yán)究也(yě)被认(rèn)为是暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的迄(qì)今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年(nián)之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对(duì)较冷的(de)区(qū)域，但实(shí)际上它们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景(jǐng)背景分离后的二值图像进(jìn)行(xíng)连(lián)通域提取和标记(jì)之后发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看(kàn)起来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起(qǐ)来(lái)“和谐(xié)”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背景辐射的(de)测量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物(wù)质大(dà)约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解释(shì)了很多不同(tóng)的(de)观测结果。而暗物质的(de)本(běn)质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互(hù)作用(yòng)。所以(yǐ)如(rú)果(guǒ)能够找到这种(zhǒng)粒子的存(cún)在(zài)，就(jiù)相当于找到(dào)了暗(àn)物(wù)质存在的(de)实际证据。这种粒(lì)子(zi)到(dào)底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不(bù)同(tóng)的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方式也不(bù)相同。在过去的几十年(nián)当中，人(rén)类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进行(xíng)了(le)超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子(zi)的周期(qī)性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了(le)某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多(duō)年(nián)的数(shù)据收集，人们发现了一个(gè)有(yǒu)趣的(de)事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科(kē)学家认为这(zhè)可能(néng)是人类(lèi)发现暗(àn)物质的(de)第一个(gè)直(zhí)接(jiē)证据。

但是(shì)为什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性(xìng)的年度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)着(zhe)银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果暗(àn)物(wù)质存在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意味着我(w陌上花开是什么意思,代表什么，微信名陌上花是什么意思ǒ)们也在以这样的速(sù)度在(zài)穿(chuān)越(yuè)着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达(dá)到完全(quán)一致(zhì)，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物(wù)质流最(zuì)快(kuài)的时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可以用来解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信号(hào)。当然也可能(néng)有其他(tā)的陌上花开是什么意思,代表什么，微信名陌上花是什么意思情况，造(zào)成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合(hé)这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在(zài)南半(bàn)球建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之前的(de)实(shí)验(yàn)室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的运(yùn)动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就(jiù)可以成为暗(àn)物质所存在的非(fēi)常(cháng)有力的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈(hā)勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是(shì)探索暗物质背后的(de)奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了。费米实验(yàn)室(shì)粒(lì)子天体物理(lǐ)中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们(men)极有(yǒu)可(kě)能(néng)拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是生命进化(huà)的一(yī)个重要(yào)因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通(tōng)过(guò)这样的效应创(chuàng)造生命(mìng)。当然，这些推论的大(dà)前提(tí)是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉(jué)得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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