宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是什么(me)？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证据，科学家(jiā)们在过去的(de)几十年(nián)当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学(xué)家们(men)发现某些天体运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就通过天王星(xīng)运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发(fā)现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所(suǒ)取得重大(dà)天文成就的例子。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(shàng)升到星系或(huò)者是星团的(de)尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物(wù)理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后(hòu)发星(xīng)系团的(世界上性功能最强的国家是哪个国家de)质(zhì)量。这是(shì)一个由(yóu)数千个星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使用到(dào)两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确定其质量(liàng)的(de)范围。世界上性功能最强的国家是哪个国家>

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数(shù)据(jù)是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学(xué)质量的(de)计(jì)算，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测(cè)量星系团中的(de)各个(gè)星系(xì)相对于(yú)星系团的(de)运动速度。当测量(liàng)结果出(chū)来(lái)之(zhī)后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了(le)，“动(dòng)力学(xué)质(zhì)量”竟然(rán)是“光度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的(de)形式所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测(cè)量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的速度(dù)比(bǐ)理论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它(tā)们束缚(fù)在(zài)星系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该被抛(pāo)出(chū)星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形的物质。

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据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是(shì)它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天(tiān)文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道(dào)上(shàng)的运(yùn)行速度(dù)就会(huì)越慢。但是他(tā)们观测(cè)的结果却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系当(dāng)中如(rú)果没(méi)有足(zú)够(gòu)大的质(zhì)量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们(men)会(huì)使(shǐ)用一(yī)种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解(jiě)释(shì)暗物质的存在(zài)，这(zhè)种方法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴上(shàng)距(jù)离星系(xì)中心的距离(lí)，以及在Y轴上气(qì)体的(de)旋(xuán)转速度。如果出现异常的(de)结(jié)果，就认为是(shì)由暗物质(zhì)的力(lì)量进入其中。

于是科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符(fú)合牛顿的力(lì)学定(dìng)律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度(dù)应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的原(yuán)因(yīn)很可(kě)能(néng)就是存在着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物(wù)质(zhì)，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的(de)研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系(xì)外恒星轨(guǐ)道的(de)速(sù)度，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的(de)遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河(hé)系不多，但是(shì)星系当中存(cún)在的恒星数量却只有银(yín)河(hé)系(xì)的千分之一。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系(xì)必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使用(yòng)最(zuì)先进的望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个小时的(de)详细测量之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是可(kě)以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力(lì)学定律来解释的。那么(me)又有人提(tí)出，也(yě)许该星(xīng)系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的(de)另一个大星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近(jìn)没有(yǒu)任何星系存在。造(zào)成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是(shì)人(rén)类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可(kě)能在(zài)不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但是上(shàng)升到(dào)星系和星团的(de)尺度(dù)，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作(zuò)用则是(shì)不同的方式。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很(hěn)多人认(rèn)为(wèi)暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在(zài)宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于暗物质存在(zài)的其(qí)他的理论(lùn)证据，这些理论证据(jù)是(shì)蒙德理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发(fā)生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致(zhì)温度(dù)的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的质量将位于(yú)所(suǒ)有这些(xiē)气体所在的(de)中间(jiān)区域。那么(me)我们(men)通过什(shén)么来验(yàn)证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可(kě)以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大(dà)的形变。其实(shí)这些星系本(běn)身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上(shàng)的观测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这(zhè)个(gè)巨大的天(tiān)体可能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候(hòu)，发现它的(de)大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的(de)解释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质则直接(jiē)通过(guò)了这个(gè)区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻地(dì)穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留下了各(gè)相同(tóng)性的(de)微波(bō)辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表示(shì)温度(dù)较高的(de)区(qū)域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际上(shàng)它(tā)们之(zhī)间的温(wēn)差只有(yǒu)万分之一。

科学家们(men)通过对前景背(bèi)景分离后的(de)二值图像(xiàng)进(jìn)行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图形看起来(lái)不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所(suǒ)需(xū)要(yào)的暗物质比例是(shì)一致的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型的(de)粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任(rèn)何(hé)其他的电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过(guò)引力来相互作(zuò)用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了(le)暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提(tí)出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而要寻(xún)找这(zhè)些不(bù)同(tóng)的目(mù)标粒子所需要(yào)的(de)实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当(dāng)中(zhōng)，人类为了(le)寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不(bù)到，几乎不会(huì)与(yǔ)常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了超过(guò)50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何(hé)实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验(yàn)室，这个(gè)实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科(kē)学(xué)家(jiā)声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多年(nián)的(de)数(shù)据收(shōu)集，人(rén)们发(fā)现了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年(nián)都(dōu)是一样。一些科学家认(rèn)为这可(kě)能是人类(lèi)发现暗(àn)物质的第一个(gè)直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的(de)速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们(men)也(yě)在以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外半年(nián)则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳(yáng)的方向正好达(dá)到完全一(yī)致，这是(shì)理论上地球穿越暗(àn)物质流(liú)最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度(dù)的(de)倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来(lái)解(jiě)释，研究人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期性信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期(qī)信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期(qī)的(de)规律。

所以，科学(xué)家们(men)又在(zài)南半球建(jiàn)立(lì)了一(yī)个几乎相同的实验(yàn)室，这里的(de)季节(jié)与(yǔ)之前(qián)的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运(yùn)动特(tè)征(zhēng)和第(dì)一个(gè)实(shí)验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可(kě)以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在(zài)的非常有力的证据了(le)。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无(wú)法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的(de)结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒(lì)子天体物(wù)理中心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀(pò)和(hé)贾森(sēn)斯特(tè)芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗(àn)物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生，或(huò)者(zhě)说(shuō)是(shì)生(shēng)命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到进一步的(de)证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会意(yì)味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生命。当然(rán)，这(zhè)些推论(lùn)的大前提是(shì)要(yào)先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的动力！

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