宇(yǔ)宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什(shén)么？人(rén)类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发(fā)现任(rèn)何的有效(xiào)证据(jù)。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出(chū)版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一(yī)书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体(tǐ)运动(dòng)的规(guī)律。往后的几百年来，当天(tiān)文(wén)学家(jiā)们发现某些(xiē)天体(tǐ)运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律的(de)时候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未(wèi)知的(de)天体(tǐ)通过引力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星(xīng)运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并且发现(xiàn)了海王星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的发(fā)现(xiàn)都是(shì)应用万有(yǒu)引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中(zhōng)，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星(xīng)系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研(yán)究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数(shù)千个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨(jù)大(dà)星系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量(liàng)一般会使用(yòng)到(dào)两(liǎng)种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第(dì)一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测(cè)量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各个星系相对(duì)于星系团的(de)运(yùn)动(dòng)速度。当测量结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失(shī)了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到。最(zuì)诡异(yì)的(de)是，在(zài)测(cè)量速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的(de)速度比理论上要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产生的(de)引力是无法将它(tā)们束缚在星系团内的(de)，它们(men)早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的(de)力量在起作用，这种力量(liàng)来源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是(shì)当(dāng)时的人们对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再(zài)一次出现(xiàn)。天(tiān)文学(xué)家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离(lí)中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观(guān)测的结果却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持(chí)不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系(xì)当(dāng)中如(rú)果(guǒ)没(méi)有(yǒu)足(zú)够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相(xiāng)对标(biāo)准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的(de)存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通过射(shè)电望远镜测(cè)量了距离(lí)星(xīng)系中心(xīn)更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系(xì)的运行速(sù)度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河系(xì)旋转，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向心加速(sù)度的(de)原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物(wù)质(zhì)的(de)引力效应将星系聚集(jí)在了(le)一起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来(lái)越多(duō)的研究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物质的存(cún)在。科(kē)学(xué)家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物(wù)质的质量占(zhàn)整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解(jiě)释这个(gè)现象的原因。在一项新的(de)研究当中，科学(xué)家们发(fā)现(xiàn)，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度(dù)上的(de)微小(xiǎo)差异。另(lìng)外(wài)，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不(bù)多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系必(bì)须存在(zài)暗(àn)物质，否则就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对(duì)其进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系中的(de)恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又(yòu)有人(rén)提出(chū)，也(yě)许该星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的(de)除(chú)了(le)暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力(lì)的理解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的(de)工作(zuò)方式是不同的，这(zhè)意味着在行(xíng)星(xīng)系(xì)尺度中的天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则(zé)是不同的(de)方式(shì)。对于在星系团之间(jiān)的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年(nián)的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这意味着我们需(xū)要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物(wù)质假说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存(cún)在的(de)其他的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没(méi)法解释(shì)的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径(jìng)向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的普通质(zhì)量都(dōu)在星系的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)时候，星际(jì)气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度(dù)大(dà)幅(fú)降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那(nà)么(me)我们通过什么来验证它的质量(liàng)区域到底是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多(duō)星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的(de)引力，会使身后更遥远星系的(de)光(guāng)都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应。这(zhè)个(gè)巨(jù)大的天(tiān)体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时(shí)候，发(fā)现(xiàn)它的大质(zhì)量(liàng)区域并不是(shì)在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方法(fǎ)就是当星团(tuán)发(fā)生全(quán)部的(de)碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体(tǐ)被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了引(yǐn)力(lì)透镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄今为止最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的微(wēi)波辐射(shè)。其(qí)中(zhōng)红色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它们(men)之间的温(wēn)差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学(xué)家们通过对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的二值图像进行(xíng)连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质(zhì)大(dà)约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需要的(de)暗物质(zhì)比例是(shì)一致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中存(cún)在着某种类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参(cān)与任何(hé)其他的(de)电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力(lì)来相互(hù)作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗物质(zhì)存在(zài)的(de)实际证据(jù)。这种粒(lì)子(zi)到底(dǐ)是什(shén)么？科学家们已经提(tí)出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不(bù)同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发(fā)现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高的(de)探(tàn)测(cè)器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物质粒(lì)子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号(hào)。经过了(le)20多年的数据收集，人(rén)们发现了一个(gè)有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年的6月份(fèn)达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每(翩跹和蹁跹的区别，翩跹和蹁跹拼音měi)年都是一(yī)样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的(de)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(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了(le)太阳系(xì)正在(zài)以220公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银(yín)河系进行移动，那(nà)么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我们也(yě)在以(yǐ)这样(yàng)的(de)速度在穿(chuān)越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完(wán)全一(yī)致，这是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在(zài)实际(jì)的(de)情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的(de)平(píng)面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们(men)所观测到(dào)的周期性(xìng)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(hào)的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的(de)实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所存在的(de)非常有力的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截(jié)至目前还无法提供相应(yīng)的数(shù)据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南(nán)希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其(qí)中一个关键的用途就(jiù)是探索暗(àn)物(wù)质背后的奥秘，对于探测(cè)的(de)结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心(xīn)的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯(sī)特(tè)芬研究发现，如果暗(àn)物(wù)质(zhì)存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生命进化的(de)一(yī)个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一(yī)理论得到进(jìn)一(yī)步的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)的暗物(wù)质会不(bù)会意味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的翩跹和蹁跹的区别，翩跹和蹁跹拼音效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到(dào)暗物质存在(zài)的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得(dé)暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新的动力！

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