宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什(shén)么？人类(lèi)为了(le)寻找暗物质存在的(de)证据，科学(xué)家们在(zài)过(guò)去的几十年当中进行了(le)超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却(què)没有发现任何的有(yǒu)效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学(xué)家们发现某些天体运(yùn)行轨道出现异(yì)常，不符合(hé)万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定(dìng)有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力在(zài)摄(shè)动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发现都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重大天HBC路由器能用WiFi吗(tiān)文成就的例子(zi)。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上升到(dào)星(xīng)系或者是星团(tuán)的(de)尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正在研究和(hé)测量后(hòu)发星系团的质量。这(zhè)是一个(gè)由数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨(jù)大星系团(tuán)，这些(xiē)星(xīng)系(xì)被引力(lì)束(shù)缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方(fāng)法结果一(yī)致，就(jiù)可以确定其质量的范(fàn)围。

第一(yī)种是获得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需要的数(shù)据是测量(liàng)各个星系(xì)的(de)光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量(liàng)的计算(suàn)，是(shì)利(lì)用光(guāng)谱红移(yí)测(cè)量(liàng)星(xīng)系团中(zhōng)的各个星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测(cè)量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无(wú)法看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团中很多(duō)星系的速(sù)度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的(de)引力(lì)是(shì)无(wú)法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力(lì)量来源于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测仙女座星系(xì)中的(de)恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越(yuè)远的(de)恒(héng)星在(zài)其轨(guǐ)道(dào)上(shàng)的运行速度就会越慢(màn)。但(dàn)是(shì)他们(men)观(guān)测的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思(sī)议(yì)。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距(jù)离的增加(jiā)，恒星的(de)旋转速度几(jǐ)乎(hū)保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在(zài)星(xīng)系当(dāng)中如果没有足够大(dà)的质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标(biāo)准的(de)方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果出(chū)现(xiàn)异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入其中。

于(yú)是科(kē)学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系(xì)中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢元素(sù)，发(fā)现它们的旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系(xì)位于银(yín)河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的(de)运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际(jì)速度(dù)远远大于理论速度，那么(me)产(chǎn)生(shēng)以(yǐ)上这种向心加(jiā)速(sù)度的原(yuán)因(yīn)很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员(yuán)开始相信暗物(wù)质(zhì)的存在(zài)。科学家(jiā)根(gēn)据星系外(wài)恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物(wù)质(zhì)的质量(liàng)占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是(shì)唯一可以解释这个现(xiàn)象的(de)原(yuán)因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎(hū)没(méi)有(yǒu)引力效应的(de)遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现速(sù)度(dù)上(shàng)的(de)微小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河系(xì)的(de)千分(fēn)之(zhī)一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系(xì)必须(xū)存(cún)在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释的(de)。那么(me)又有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何(hé)星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另一(yī)种可能(néng)就是(shì)人(rén)类对(duì)引力(lì)的理(lǐ)解还不(bù)够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的(de)工作方式是(shì)不同(tóng)的(de)，这意(yì)味(wèi)着在行(xíng)星系(xì)尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星系(xì)和星团的尺度，引力之间的(de)相互作用则是不(bù)同的方式(shì)。对于在星系(xì)团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的(de)质(zhì)量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味(wèi)着我们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这些发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物(wù)质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没(méi)法解释的(de)“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量都在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互(hù)作用(yòng)就会(huì)导致温(wēn)度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团大(dà)部分(fēn)的质量将(jiāng)位于(yú)所(suǒ)有这(zhè)些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域(yù)。那(nà)么我(wǒ)们(men)通过什么来验证它(tā)的质量区(qū)域到底(dǐ)是不(bù)是集中在(zài)中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全(quán)彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的(de)被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出了什么(me)问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地(dì)球(qiú)上的观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引(yǐn)力(lì)，会(huì)使身(shēn)后更(gèng)遥(yáo)远星系的(de)光都(dōu)发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可(kě)能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人(rén)们对子弹星(xīng)系(xì)团观(guān)测(cè)的时(shí)候(hòu)，发现它的大质量(liàng)区域并不是(shì)在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方法就是当星(xīng)团发生全部的(de)碰撞时，可(kě)被观测到(dào)的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在的(de)迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除(chú)此之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当中最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留(liú)下了(le)各相同(tóng)性的微(wēi)波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的(de)区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温(wēn)差只有万分(fēn)之一(yī)。

科(kē)学家们通过(guò)对前景背景分(fēn)离后的二值图像进行(xíng)连通域提取和标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看(kàn)起来不应该是(shì)这样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减(jiǎn)小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要的暗物质(zhì)比例是一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就(jiù)很好地解释了很多(duō)不同的观测(cè)结(jié)果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种类(lèi)型的(de)粒子，它们(men)不参与任何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引力来相(xiāng)互(hù)作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗(àn)物质存在(zài)的实(shí)际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么？科学家(jiā)们已经提出了数十(shí)种的(de)假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的(de)目标粒子(zi)所需要的实(shí)验方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了(le)某种信号(hào)。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的(de)6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的第一(yī)个(gè)直(zhí)接证据。

但是为什么暗(àn)物质(zhì)会产生周期(qī)性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也(yě)在以(yǐ)这(zhè)样的(de)速度在(zài)穿越着暗物(wù)质流(liú)，这个过程中会产生相应(yīng)的(de)振荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地球围绕(rào)太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的(de)方(fāng)向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系(xì)相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用(yòng)来(lái)解释(shì)，研究人(rén)员们所观(guān)测(cè)到的(de)周期性(xìng)信号。当然(rán)也(yě)可能有其他的情况，造(zào)成这(zhè)种年度(dù)周期信号(hào)的(de)差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利(lì)游客的数(shù)量也(yě)符合这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节(jié)与之前的(de)实(shí)验室(shì)正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特(tè)征和第一个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成(chéng)为(wèi)暗(àn)物质所(suǒ)存在的(de)非常(cháng)有力的证据(jù)了。但是由于这(zhè)个实验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的(de)宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其(qí)中一个关键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子(zi)天体物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种(zhǒng)神秘的(de)效(xiào)应，这种暗(àn)物(wù)质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理(lǐ)论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类(lèi)并不(bù)孤(gū)单呢(ne)？或(huò)许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样HBC路由器能用WiFi吗的效应创造(zàoHBC路由器能用WiFi吗)生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论的大(dà)前(qián)提是要先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得(dé)暗物质到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的(de)支持是(shì)我更新的动力！

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