宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为何会(huì)存在科学(xué)无法解(jiě)释的(de)“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究竟是(shì)什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在过(guò)去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发现任何的(de)有效证据。除了(le)一(yī)个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的(de)自然哲(zhé)学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年来(lái)，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符(fú)合(hé)万有引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就(jiù)会(huì)知道，周围一(yī)定有未(wèi)知的天体通过引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星运行(xíng)轨道(dào)的异(yì)常，推算并(bìng)且(qiě)发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的(de)例子。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒(héng)星系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当我们(men)上(shàng)升到星系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在研(yán)究和测(cè)量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团(tuán)，这些(xiē)星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质量(liàng)一(yī)般会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定其质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其(qí)"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要(yào)的数据(jù)是测量各个星系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算(suàn)，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量星系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对(duì)于星系(xì)团的运(yùn)动速度(dù)。当测量结果出来(lái)之(zhī)后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失(shī)了，或者说这99%的(de)质量并(bìng)不以(yǐ)可见光(guāng)的形式(shì)所存(cún)在，我们无法看(kàn)到。最诡异的(de)是，在测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见(jiàn)星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在(zài)星系团内的，它(tā)们早就(jiù)应该被(bèi)抛(pāo)出星(xīng)系团之外了(le)，除非有一种神秘(mì)的力量在(zài)起作用(yòng)，这种力量(liàng)来源于(yú)某(mǒu)种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其(qí)轨道(dào)上(shàng)的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中(zhōng)心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果没(méi)有足够大的(de)质量来(lái)吸(xī)引它(tā)们，这些外围的(de)恒星早就被(bèi)甩到(dào)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学家们会(huì)使用(yòng)一(yī)种相对标准的方法来(lái)解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距(jù)离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进(jìn)入其(qí)中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离(lí)星系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系(xì)的(de)第(dì)三悬臂(bì)之上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进(jìn)行(xíng)计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河(hé)系(xì)旋(xuán)转，这个(gè)实际速度(dù)远远大于理论(lùn)速度(dù)，那(nà)么(me)产生以上这种向心(xīn)加速度的原因(yīn)很可(kě)能(néng)就是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们(men)看不到的物(wù)质，是(shì)这些暗物(wù)质(zhì)的(de)引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学家(jiā)根据星系外(wài)恒星(xīng)轨(guǐ)道的(de)速度，估(gū)算在星系当(dāng)中暗(àn)物(wù)质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可(kě)以解释这个现象的原因(yīn)。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微小差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng英语对应词是什么意思，hungry对应词是什么意思)系(xì)距离(lí)地(dì)球大约(yuē)2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银(yín)河系不多，但是星(xīng)系(xì)当中存在的(de)恒星数量却只有银河系的(de)千分之(zhī)一(yī)。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但(dàn)是科学(xué)家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星(xīng)运动是(shì)可(kě)以(yǐ)用正常的物质和(hé)力(lì)学定律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该(gāi)星(xīng)系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了(le)。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星系存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是人类(lèi)对引力的(de)理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度(dù)空(kōng)间(jiān)中的工作方(fāng)式是(shì)不同的，这意(yì)味着在行星(xīng)系尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解的(de)方式运动(dòng)。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的(de)相互作(zuò)用则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学(xué)家(jiā)还引入(rù)了(le)外部场(chǎng)效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万光(guāng)年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的(de)物理定律进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是(shì)在(zài)宇宙当中还(hái)有关于(yú)暗物质存在(zài)的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论所没(méi)法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互(hù)作用就会导致(zhì)温度的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将(jiāng)位于所(suǒ)有这(zhè)些气体(tǐ)所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那么(me)我(wǒ)们(men)通过什么(me)来验证它(tā)的质量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回(huí)了宇宙当(dāng)中第一张全(quán)彩的高清照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不(bù)是真的(de)被扭曲(qū)了，也不(bù)是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了什(shén)么问题，而是这样(yàng)极遥远的天体(tǐ)和我们地(dì)球(qiú)上(shàng)的(de)观测者之(zhī)间(jiān)。被(bèi)一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东(dōng)西(xī)的引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时(shí)候(hòu)，发(fā)现(xiàn)它(tā)的大质量区域并不(bù)是(shì)在(zài)中间，而是(shì)在(zài)两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的(de)解释方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测到(dào)的(de)质量气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对(duì)子弹星(xīng)系团(tuán)的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外，还有来(lái)自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐射(shè)。其中红色的(de)部分(fēn)表示温度(dù)较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的(de)温差只有万(wàn)分之(zhī)一(yī)。

科学(xué)家们通过对前(qián)景背(bèi)景分(fēn)离(lí)后的二值(zhí)图(tú)像进(jìn)行连通(tōng)域(yù)提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看(kàn)起来(lái)不应该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的(de)增加(jiā)，一(yī)些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗(àn)物质比例是一致(zhì)的(de)。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不(bù)同的(de)观测结果。而暗物质(zhì)的(de)本(běn)质就是宇宙当(dāng)中存在着某英语对应词是什么意思，hungry对应词是什么意思种类(lèi)型英语对应词是什么意思，hungry对应词是什么意思的(de)粒子，它(tā)们不(bù)参与任(rèn)何其他的电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互(hù)作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能(néng)够找到这(zhè)种粒子(zi)的(de)存(cún)在(zài)，就相当于(yú)找到了暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学(xué)家们已经提出了数(shù)十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这(zhè)些不同的目(mù)标粒子(zi)所需要的(de)实验方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了(le)寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会(huì)与(yǔ)常规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗物(wù)质(zhì)”，科(kē)学家们(men)已经进行了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却(què)没(méi)有任何实质性(xìng)的(de)发现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最大(dà)的(de)地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学(xué)家(jiā)声称观测到了某(mǒu)种信(xìn)号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发现了(le)一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学家认(rèn)为这(zhè)可能是人类发(fā)现暗物质的(de)第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是(shì)为什(shén)么暗(àn)物质(zhì)会产生周期(qī)性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这(zhè)样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的方向是(shì)一致的(de)，而另外半年则(zé)与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一(yī)致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系(xì)相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期(qī)信号(hào)的差(chà)异也可能是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至连意(yì)大(dà)利游(yóu)客(kè)的数量(liàng)也符合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又在南半球(qiú)建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第(dì)一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同(tóng)的(de)信(xìn)号，就(jiù)可(kě)以成为暗(àn)物质所存在的(de)非(fēi)常(cháng)有力(lì)的证据了(le)。但是(shì)由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目(mù)前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台(tái)新(xīn)的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结果，我们(men)只能(néng)拭(shì)目以待了。费米实(shí)验室粒子天(tiān)体(tǐ)物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论(lùn)得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要(yào)先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。那(nà)么(me)小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的动力！

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