宇宙是(shì)“人为(wèi)制造(zào)”的(de)？为何会存在科(kē)学(xué)无法解释(shì)的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质存在的(de)证据，科学家们在过(guò)去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任何的(de)有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引力心情五味杂陈啥意思，打翻了五味杂陈啥意思定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力(lì)定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒(lēi)维耶就通过(guò)天王(wáng)星(xīng)运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的(de)存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现都是应(yīng)用(yòng)万有引(yǐn)力定(dìng)律所取得(dé)重大天文成就(jiù)的例(lì)子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情(qíng)就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会(huì)使用(yòng)到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可以确(què)定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要的(de)数据是测量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二(èr)种是动(dòng)力(lì)学质(zhì)量的(de)计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团(tuán)中的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所(suǒ)存(cún)在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最诡异的(de)是，在测量(liàng)速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在(zài)星系团内(nèi)的，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的(de)力量在起作用，这种力(lì)量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的(de)物(wù)质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却(què)占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当时的(de)人们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再一次(cì)出(chū)现。天文学家(jiā)维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特(tè)在观测仙女座(zuò)星系(xì)中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢(màn)。但(dàn)是他们观测的结果却让(ràng)人感到(dào)不可思议。

随着与中心距(jù)离的增(zēng)加(jiā)，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果没有足(zú)够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一(yī)种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存(cún)在(zài)，这种方(fāng)法(fǎ)就是(shì)测(cè)量星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)气体在(zài)X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现(xiàn)异(yì)常(cháng)的结(jié)果，就认为是(shì)由暗(àn)物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家(jiā)们(men)通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的(de)氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并(bìng)不符(fú)合牛顿(dùn)的(de)力学定律。我们的太阳系(xì)也(yě)不例外，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可(kě)能(néng)就(jiù)是存在(zài)着一种我(wǒ)们看不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一(yī)起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存(cún)在。科(kē)学(xué)家(jiā)根据星系外恒星轨道的(de)速度，估算(suàn)在星系当中暗物(wù)质的质(zhì)量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速(sù)度上的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中(zhōng)存在的(de)恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河系的千分之(zhī)一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释(shì)的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造成这(zhè)些现(xiàn)象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可能(néng)就是人类对引(yǐn)力的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它(tā)们(men)的(de)轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升(shēng)到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作(zuò)用则是(shì)不同的方式。对于在星系团之(zhī)间(jiān)的相互(hù)作(zuò)用，科学家还引入了(le)外(wài)部(bù)场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万(wàn)光(guāng)年(nián)的规模上，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的(de)物(wù)理定律进(jìn)行心情五味杂陈啥意思，打翻了五味杂陈啥意思修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的(de)理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿(yì)光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星团，它们(men)大部分的普通质量都在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气(qì)体的(de)相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温(wēn)度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这些(xiē)气(qì)体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量区(qū)域到底是不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的(de)高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系(xì)似乎(hū)被拉(lā)伸产生(shēng)了巨(jù)大(dà)的形变。其实(shí)这些星系本(běn)身并不(bù)是真的被扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极(jí)遥远的天(tiān)体和我们地球上的(de)观(guān)测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会(huì)使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就(jiù)是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大的天(tiān)体(tǐ)可能是超大质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系(xì)团(tuán)观测的(de)时候(hòu)，发(fā)现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到(dào)的质量气(qì)体被卡在(zài)了中间，暗(àn)物(wù)质则直接(jiē)通过了这个(gè)区域(yù)，并(bìng)在两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质存在的迄今为止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的(de)光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上(shàng)它们之(zhī)间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们(men)通过(guò)对前(qián)景背景(jǐng)分离后的二(èr)值(zhí)图像(xiàng)进(jìn)行(xíng)连通域提(tí)取和标记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗(àn)物(wù)质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测(cè)量值，我们(men)需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星(xīng)系当(dāng)中恒星运动所需要(yào)的暗物(wù)质比(bǐ)例(lì)是一致的(de)。这就意(yì)味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了(le)很多不同的观测(cè)结果。而暗物(wù)质(zhì)的本(běn)质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用。所以如(rú)果能够(gòu)找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒(lì)子(zi)到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需要(yào)的实(shí)验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了(le)超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地(dì)球上(shàng)最大的地学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了(le)某种信号(hào)。经过(guò)了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会在每年的(de)6月份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最低，而且在(zài)20年(nián)当中每年都(dōu)是(shì)一(yī)样。一些(xiē)科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直(zhí)接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河(hé)系进(jìn)行移动(dòng)，那么(me)如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以这样的速度(dù)在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕(rào)银河系的(de)方(fāng)向是一致的(de)，而另外半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达(dá)到完全(quán)一(yī)致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物(wù)质流最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人(rén)员们(men)所观测到的周期(qī)性信号(hào)。当然(rán)也可能有其(qí)他(tā)的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差异(yì)也(yě)可能(néng)是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家(jiā)们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里(lǐ)的季(jì)节与之前的实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动(dòng)特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相(xiāng)同的信号(hào)，就可(kě)以成为暗物质所存(cún)在的非常有力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大(dà)小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的(de)视野(yě)是哈勃(bó)红外(wài)仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关键的用途(tú)就是(shì)探索暗物质背(bèi)后的(de)奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的(de)科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物(wù)质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当中生命(mìng)的(de)诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的(de)证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会不会(huì)意(yì)味着人类并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗(àn)物(wù)质正在通过这(zhè)样的(de)效应创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你(nǐ)们(men)觉(jué)得暗物质到底存不存在(zài)呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支持是(shì)我更新的动力！

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