宇宙是“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年(nián)当中进(jìn)行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有发现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行(xíng)轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符(fú)合万(wàn)有引力定律的时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周围一定有未(wèi)知的天体(tǐ)通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现(xiàn)都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所(suǒ)取得重大天文(wén)成就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是(shì)星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得(dé)诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家弗(fú)里茨兹威基正在研(yán)究和测(cè)量后(hòu)发(fā)星系团的质量。这是(shì)一个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被(bèi)引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系(xì)团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一(yī)种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数(shù)据(jù)是测量(liàng)各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二种是(shì)动力(lì)学质量的计算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系相(xiāng)对于星(xīng)系团的运动速(sù)度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之(zhī)后(hòu)，兹(zī)威基(jī)彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的(de)形(xíng)式所存大肖指哪几个生肖，大肖指哪几个生肖动物在，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中(zhōng)很(hěn)多星系的(de)速度比理论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提(tí)出了这样部分不可(kě)见的(de)暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人(rén)们对(duì)这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天(tiān)文学(xué)家(jiā)维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来(lái)说(shuō)，距离中心越远的(de)恒星在其轨道(dào)上的运行速(sù)度就会(huì)越(yuè)慢。但是他(tā)们观(guān)测(cè)的(de)结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎(hū)保(bǎo)持不变。可是根(gēn)据(jù)牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的质量(liàng)来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学(xué)家们会使用(yòng)一(yī)种(zhǒng)相对标准的(de)方法来解释暗物质的(de)存在(zài)，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量(liàng)星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现异常的结(jié)果，就认为是(shì)由暗物质的(de)力(lì)量进入(rù)其中。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电望远镜测量了(le)距(jù)离星系中心更远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速(sù)度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度的原(yuán)因很可能就是存(cún)在(zài)着(zhe)一种我们看不到的物质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究人(rén)员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的(de)存在(zài)。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引(yǐn)力(lì)效(xiào)应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出现速(sù)度上的(de)微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反常的(de)星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在(zài)的恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，该星系必须(xū)存在(zài)暗物质(zhì)，否则就会(huì)分(fēn)崩离析。但(dàn)是科(kē)学(xué)家们使用最(zuì)先(xiān)进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中(zhōng)的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和力学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解(jiě)释的(de)。那么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星系(xì)的(de)暗(àn)物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的(de)附近没有任何星系存(cún)在(zài)。造成这些现象的除(chú)了(le)暗物质的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理(lǐ)解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可(kě)能在不同尺度(dù)空间中的工作(zuò)方式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们(men)所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但(dàn)是上升到(dào)星系和(hé)星团(tuán)的尺度，引力之间的(de)相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间(jiān)的相互(hù)作用，科学家还引入(rù)了外部(bù)场(chǎng)效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数(shù)百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的(de)质(zhì)量(liàng)之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很多(duō)人认(rèn)为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似(shì)这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质量都在(zài)星系(xì)的(de)气体(tǐ)当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星际(jì)气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的(de)质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照(zhào)片，在照片(piàn)中我们可以(yǐ)明(míng)显地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实(shí)这些星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可(kě)能(néng)是超大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部的(de)碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在(zài)的(de)迄今(jīn)为(wèi)止最好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老的(de)光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波(bō)辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的(de)区域，但实际(jì)上它们之间的温差只有(yǒu)万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过(guò)对前景背(bèi)景分离后的二值图(tú)像进行(xíng)连通域(yù)提取和标记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的(de)暗物质大约(yuē)是(shì)普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运动所需要(yào)的暗(àn)物质比例是一致的。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很好地(dì)解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某(mǒu)种类(lèi)型(xíng)的粒子，它们(men)不参(cān)与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经(jīng)提出(chū)了数十种的假想目标(biāo)，而要(yào)寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同(tóng)。在(zài)过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了(le)寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了(le)一个地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科(kē)学家声称观测(cè)到了某种信号。经(jīng)过(guò)了20多年的数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这(zhè)可(kě)能是人类(lèi)发现暗物(wù)质的第一(yī)个(gè)直接证据。

但(dàn)是(shì)为(wèi)什(shén)么(me)暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银河系(xì)进(jìn)行(xíng)移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这(zhè)样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银(yín)河系的方(fāng)向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗(àn)物(wù)质流最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影响(xiǎng)这(zhè)个理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解(jiě)释，研究人(rén)员们所观测(cè)到的周期(qī)性信号(hào)。当然也(yě)可能(néng)有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的(de)数(shù)量也符合这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与(yǔ)之前的实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗物质流的(de)运(yùn)动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗物(wù)质(zhì)所存在(zài)的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法提供(gōng)相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的(de)宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个(gè)关键的用途(tú)就是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对(duì)于(yú)探测(cè)的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子天体物理(lǐ)中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的(de)诞(dàn)生(shēng)，或者说是生(shēng)命进化的一(yī)个重要因素。

大肖指哪几个生肖，大肖指哪几个生肖动物如果这一理论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先(xiān)找到暗物质(zhì)存在(zài)的(de)实际证据。那(nà)么小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是(shì)我更新的(de)动力！

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