宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们(men)在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次的长期(qī)实(shí)验，但(dàn)是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学家们发现某些天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律的(de)时(shí)候，他(tā)们(men)就会知道，周围一(yī)定有未知的(de)天(tiān)体通(tōng)过引力在(zài)摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的(de)异常，推算并且(qiě)发现了海王星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王(wáng)星的(de)发现都是应用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的(de)例(lì)子。但是这些发现(xiàn)都是在恒(héng)星(xīng)系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究(jiū)和(hé)测量后发星系团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量(liàng)一般(bān)会使用(yòng)到(dào)两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以确定其质(zhì)量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学(xué)质量的计算，是利(lì)用(yòng)光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中的各个(gè)星系相对于星系团的运(yùn)动速(sù)度。当测量(liàng)结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发(fā)座星系团有99%的(de)质(zhì)量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见(jiàn)光的(de)形式所存在(zài)，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的(de)过程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星(xīng)系的(de)速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出(chū)星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有一(yī)种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部(bù)分不可(kě)见的暗质(zhì)，它(tā)不(bù)发散(sàn)光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝(jué)大(dà)部分的质量。只是当(dāng)时的(de)人们(men)对这(zhè)样的一种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再(zài)一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在(zài)观测(cè)仙女(nǚ)座星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结果却(què)让(ràng)人感(gǎn)到(dào)不可思(sī)议。

随着与(yǔ)中心距离的(de)增(zēng)加，恒星(xīng)的(de)旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系(xì)当中如果(guǒ)没有足够大的质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星早就被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基于这种现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质(zhì)的(de)力量进入其中。

于是科(kē)学(xué)家(jiā)们通过射电望远镜(jìng)测量了距(jù)离星(xīng)系中心更远距离的氢元(yuán)素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们(men)的(de)太阳系也不(bù)例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实(shí)际(jì)上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转，这(zhè)个(gè)实(shí)际(jì)速度远远大于(yú)理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是存(cún)在着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一起。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来越(yuè)多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存在。科(kē)学家根(gēn)据星系(xì)外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物(wù)质(zhì)并不是(shì)唯一可以解释这个(gè)现象(xiàng)的原因。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)发现，几(jǐ)乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河(hé)系不多，但是星系当中存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银河系的(de)千分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上，该星系(xì)必(bì)须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但是科学家们使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细测(cè)量之后，发(fā)现星系中的恒星运(yùn)动是可以用(yòng)正常的物(wù)质和(hé)力学定(dìng)律来(lái)解(jiě)释的。那(nà)么又有人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪的(de)是(shì)，它的附(fù)近(jìn)没有任何(hé)星系(xì)存在。造(zào)成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就是(shì)人类对引力的(de)理解还不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不(bù)同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用(yòng)则是不同(tóng)的方式。对于在星系(xì)团之间(jiān)的相互作(zuò)用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很(hěn)多人(rén)认(rèn)为(wèi)暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在(zài)的其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样(yàng)的(de)星团，它们(men)大部分的普通质量都在星(xīng)系(xì)的(de)气体当(dāng)中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的(de)时(shí)候(hòu)，星(xīng)际(jì)气体的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升(shēng)高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量将位(wèi)于(yú)所有这些气(qì)体所在(zài)的中间区域。那么(me)我们通过什么来验证(zhèng)它(tā)的质量区域(yù)到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张全彩(cǎi)的(de)高清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以明(míng)显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的(de)形变。其实(shí)这些(xiē)星系(xì)本身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的(de)观(guān)测者之间。被(bèi)一个(gè)质(zhì)量超(chāo)级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的(de)东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是(shì)引力(lì)透镜效应(yīng)。这个巨大的(de)天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系团观(guān)测(cè)的(de)时候，发现它的大(dà)质量区(qū)域并不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释(shì)方法就是当(dāng)星团发生全部(bù)的(de)碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过(guò)了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年(nián)之后，可(kě)见(jiàn)光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上(shàng)留下了各(gè)相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但实际上(shàng)它们之(zhī)间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过(guò)对前景背景分(fēn)离后的二值图像进行(xíng)连(lián)通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐(fú)射(shè)的测量值，我们需要(yào)的暗(àn)物(wù)质(zhì)大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释星(xīng)系当(dāng)中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很(hěn)多不同(tóng)的(de)观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本(běn)质(zhì)就是宇宙当中存(cún)在着某(mǒu)种类型的(de)粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种粒(lì)子到(dào)底是(shì)什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了(le)数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子所需要的(de)实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了(le)超过50次的实(shí)验，却(què)没(méi)有任何实质(zhì)性的发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处merry什么意思 merry是彩虹社的吗的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的(de)地学(xué)实验室，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学(xué)家(jiā)声称观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年(nián)的数(shù)据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在(zài)20年当中每年都是(shì)一(yī)样(yàng)。一些科学家认为这可(kě)能是(shì)人(rén)类发现暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)着银河系(xì)进行移(yí)动，那(nà)么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们(men)也在以这样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的时间，地球围绕(rào)太阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银河(hé)系的(de)方向是一致(zhì)的，而(ér)另外半(bàn)年则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一(yī)致，这是merry什么意思 merry是彩虹社的吗理论(lùn)上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系(xì)的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这(zhè)个(gè)理论(lùn)的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解(jiě)释，研究人员们(men)所观测到的周期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有其他的(de)情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期信号的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个(gè)周(zhōu)期的规(guī)律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运(yùn)动特征(zhēng)和(hé)第一个实验室是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在(zài)的非常有力的证据(jù)了。但是由于这(zhè)个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提供(gōng)相(xiāng)应(yīng)的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相(xiāng)同，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关(guān)键的用途就是探(tàn)索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒(lì)子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的(de)科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极(jí)有可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗(àn)物(wù)质效应，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命的(de)诞生，或者说(shuō)是(shì)生(shēng)命进化的一个(gè)重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗(àn)物质会不会(huì)意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到(dào)暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据(jù)。那(nà)么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质(zhì)到底存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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