宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存(cún)在(zài)科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现(xiàn)任何的有效证据(jù)。除了一(yī)个地方，在1687年(nián)出(chū)版(bǎn)的自然哲(zhé)学(xué)数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律(lǜ)。往后(hòu)的几(jǐ)百(bǎi)年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是(shì)在恒星系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升到星系或(huò)者是(shì)星团的尺度，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团(tuán)的(de)质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在(zài)一起。测量星系团的质量一(yī)般会(huì)使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确(què)定其质量的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的(de)质量"，需(xū)要的数(shù)据是测(cè)量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学(xué)质量的计算，是利(lì)用(yòng)光谱红移(yí)测量星系团(tuán)中(zhōng)的(de)各(gè)个星系(xì)相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味着，后发(fā)座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形式(shì)所存在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测(cè)量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的(de)速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团(tuán)内(nèi)的(de)，它们早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的(de)力量在起作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们(men)却(què)占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分(fēn)的质量。只是当时的(de)人们对这样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速(sù)度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让(ràng)人感到不(bù)可思议。

随(suí)着与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中如(rú)果没有足够大的质(zhì)量来(lái)吸引(yǐn)它(tā)们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对(duì)标准的方(fāng)法来解释(shì)暗(àn)物(wù)质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的旋转速度(dù)。如(rú)果出现异常的(de)结(jié)果，就认为是(shì)由暗物质的力(lì)量进入其(qí)中。

于是科(kē)学家(jiā)们(men)通(tōng)过射(shè)电望远镜测量了(le)距离星系中心(xīn)更(gèng)远距(jù)离的(de)氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律(lǜ)。我们的(de)太阳系(xì)也(yě)不例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系(xì)的第三悬臂(bì)之上，距(jù)离(lí)银河系(xì)中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计(jì)算，太阳系的(de)运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于(yú)理论速(sù)度，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速度的原因很可能就是存(cún)在(zài)着一(yī)种我们看不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来(lái)越多的研究人(rén)员开(kāi)始相信暗物质的(de)存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物质的(de)质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们(men)发现，几乎(hū)没(méi)有引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在(zài)的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用(yòng)最先进(jìn)的(de)望远镜对其进行(xíng)了(le)40个(gè)小时的详细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系(xì)中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律来(lái)解释的。那么又有人(rén)提(tí)出(chū)，也许该星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可(kě)能就是人类对引(yǐn)力的(de)理解(jiě)还(hái)不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿着它(tā)们(men)的(de)轨道(dào)，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则是不同的方(fāng)式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学(xué)家还引(yǐn)入了(le)外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之(zhī)间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味着我们需要(yào)对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论(lùn)就此(cǐ)终结。但是(shì)在(zài)宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于(yú)暗物质存(cún)钱塘自古繁华钱塘指的是哪个城市，钱塘指的是哪个城市的别称在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没(méi)法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系(xì)团，由两个碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星(xīng)团(tuán)，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量(liàng)都在星系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体的相互作用(yòng)就会导(dǎo)致(zhì)温度(dù)的急(jí)剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来(lái)验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一(yī)张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明显地看(kàn)到(dào)很多(duō)星系似(shì)乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了(le)什(shén)么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和(hé)我(wǒ)们地(dì)球上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就(jiù)是(shì)引力透镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好(hǎo)的(de)解释方法就是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物(wù)质则直接通过了(le)这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系团的(de)引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除(chú)此之(zhī)外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年(nián)之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可(kě)以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这(zhè)些(xiē)光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它们(men)之间的(de)温(wēn)差(chà)只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景(jǐng)背(bèi)景分离(lí)后的(de)二值图像进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们(men)需要(yào)的暗(àn)物质大约是(shì)普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质(zhì)比例是(shì)一致的(de)。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的钱塘自古繁华钱塘指的是哪个城市，钱塘指的是哪个城市的别称观测(cè)结(jié)果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存(cún)在(zài)着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不(bù)参与任(rèn)何其他(tā)的(de)电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力(lì)来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提(tí)出了数(shù)十(shí)种的(de)假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的(de)实验方式也(yě)不(bù)相同。在(zài)过去的几十年(nián)当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何(hé)实(shí)质性(xìng)的发现，除了(le)一个(gè)地方，意大利(lì)的格兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三(sān)层(céng)楼(lóu)高的探(tàn)测(cè)器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒(lì)子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测到了(le)某种信号。经过了(le)20多(duō)年的数据(jù)收集，人们发现了(le)一个(gè)有趣(qù)的(de)事情。探(tàn)测率(lǜ)会在每(měi)年的6月份达(dá)到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每(měi)年都(dōu)是一样。一些(xiē)科学家认为(wèi)这可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的第一个(gè)直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进(jìn)行(xíng)移动(dòng)，那(nà)么如果暗(àn)物质存(cún)在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以(yǐ)这样的(de)速度(dù)在穿越着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时(shí)地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的(de)时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河(hé)系的方向是(shì)一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时(shí)候，地(dì)球与太阳(yáng钱塘自古繁华钱塘指的是哪个城市，钱塘指的是哪个城市的别称)的方向正好(hǎo)达到完(wán)全(quán)一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物(wù)质(zhì)流最快的(de)时段(duàn)。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达(dá)到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度(dù)的倾斜(xié)，但是这并不(bù)影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究(jiū)人(rén)员们所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能(néng)有其他(tā)的情况，造成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意(yì)大利(lì)游(yóu)客的(de)数量(liàng)也符(fú)合这(zhè)个(gè)周(zhōu)期的规(guī)律。

所以，科(kē)学(xué)家们(men)又在(zài)南(nán)半(bàn)球建立了(le)一个(gè)几(jǐ)乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前的实验(yàn)室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物(wù)质流(liú)的运(yùn)动特征(zhēng)和第一(yī)个实验(yàn)室(shì)是一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号(hào)，就可(kě)以(yǐ)成(chéng)为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常(cháng)有力的证据(jù)了。但是由于这个(gè)实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目(mù)前还(hái)无法提供相应的数据支(zhī)持。另(lìng)外(wài)，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的视野(yě)是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗(àn)物质背后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子(zi)天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬研究发(fā)现，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们(men)极有可能拥有另(lìng)一种神秘(mì)的(de)效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化的一个(gè)重要(yào)因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到(dào)进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不(bù)会(huì)意(yì)味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些(xiē)推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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