宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什(shén)么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学(xué)家们(men)在过去的几十年当(dāng)中进行了(le)超过50次(cì)的(de)长(zhǎng)期(qī)实(shí)验，但是却(què)没有发(fā)现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定(dìng)律的时候，他(tā)们就(jiù)会(huì)知(zhī)道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的(de)尺度(dù)当中(zhōng)，可(kě)当我们上升到星系或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研究和测(cè)量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这(zhè)是一(yī)个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质量一般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力(lì)学质量(liàng)的计(jì)算，是利(lì)用光谱红移(yí)测(cè)量星系团中的(de)各个星系相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的(de)质量并不(bù)以可见(jiàn)光的(de)形(xíng)式所存(cún)在，我(wǒ)们无(wú)法看(kàn)到。最诡异的(de)是，在测量速(sù)度的(de)过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星(xīng)系团中很(hěn)多星系的速(sù)度比理论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的(de)运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生的(de)引力是无法将它们束缚在(zài)星(xīng)系(xì)团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部分不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却(què)占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大部分(fēn)的质量(liàng)。只是当时(shí)的人们对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不(bù)变。可(kě)是(shì)根据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大(dà)的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一(yī)种相(xiāng)对标准(zhǔn)的(de)方(fāng)法来(lái)解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元(yuán)素，发(fā)现它(tā)们的旋(xuán)转速(sù)度(dù)并(bìng)不符(fú)合牛顿(dùn)的(de)力学(xué)定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行(xíng)计算(suàn)公交车爱心卡是什么人用的卡啊 公交车爱心卡可以让给别人用吗，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银河系(xì)旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向(xiàng)心加速(sù)度的原(yuán)因很可能就是存在着(zhe)一种我(wǒ)们看不到的物(wù)质(zhì)，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究人(rén)员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一(yī)可以解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的(de)研究当中，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现速度(dù)上的微小差(chà)异。另(lìng)外，天(tiān)文(wén)学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距(jù)离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当中存在的(de)恒星数(shù)量却只有银河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质(zhì)，否则(zé)就会分崩离析。但(dàn)是科学(xué)家们(men)使用最先进的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的(de)物质和(hé)力学定律来解(jiě)释的。那么(me)又有人提出(chū)，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗物(wù)质，已经被(bèi)附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没有(yǒu)任何星系存在。造成这些(xiē)现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可(kě)能就(jiù)是(shì)人(rén)类对(duì)引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空(kōng)间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按(àn)照我们所理解的方式(shì)运动。但是上升到星系(xì)和星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在(zài)星系(xì)团之(zhī)间的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了外(wài)部场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的是在数百(bǎi)万光年(nián)的规模上(shàng)，巨大的质(zhì)量之间(jiān)会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需要(yào)对现在(zài)的物理定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也(yě)让很多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量(liàng)都在(zài)星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致(zhì)温(wēn)度的急(jí)剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量将位于所有这些气(qì)体所在的(de)中(zhōng)间区域(yù)。那么我们通过(guò)什(shén)么来(lái)验证它的质量区域(yù)到底是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯(bó)太(tài)空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实(shí)这些星系(xì)本身(shēn)并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一(yī)个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使身后更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)就是引力(lì)透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能(néng)是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所以最好(hǎo)的(de)解释方法就是当(dāng)星团(tuán)发生(shēng)全部(bù)的(de)碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气(qì)体被(bèi)卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的(de)引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为(wèi)是暗物质存在(zài)的迄(qì)今为止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于(yú)可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上(shàng)留(liú)下了各(gè)相同性的(de)微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红色的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上(shàng)它们(men)之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分(fēn)离后的二值(zhí)图(tú)像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的(de)，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物(wù)质大(dà)约(yuē)是普通物质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释星(xīng)系(xì)当中恒(héng)星运(yùn)动(dòng)所(suǒ)需要(yào)的暗物(wù)质(zhì)比例是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们不参与任(rèn)何其(qí)他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在(zài)，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物质存(cún)在的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目(mù)标粒子(zi)所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在过(guò)去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没有任何(hé)实(shí)质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的(de)地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的科学(xué)家(jiā)声称观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年都(dōu)是一(yī)样。一些科学家(jiā)认为这可能是(shì)人(rén)类发(fā)现暗物质(zhì)的(de)第一个(gè)直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质会产生(shēng)周期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度(dù)在公交车爱心卡是什么人用的卡啊 公交车爱心卡可以让给别人用吗穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而另(lìng)外(wài)半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况中，太阳系(xì)相对银河(hé)系(xì)的平面(miàn)呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这可以(yǐ)用来(lái)解释，研(yán)究(jiū)人员们所观测到(dào)的周期(qī)性信号。当(dāng)然也可能有其他的情(qíng)况，造成这(zhè)种年(nián)度周(zhōu)期信号的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合这个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科学(xué)家们又在南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同(tóng)的(de)实验室，这里(lǐ)的(de)季节与之前的(de)实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球(qiú)穿(chuān)过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力(lì)的证据了。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无(wú)法提供相应(yīng)的数(shù)据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器(qì)提供(gōng)的(de)视(shì)野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特(tè)芬研究发(fā)现，如(rú)果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命进化的(de)一个重要因素。

如果这一(yī)理(lǐ)论得到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意(yì)味着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的(de)效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前(qián)提是要先(xiān)找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不(bù)存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的(de)支(zhī)持是我更新的动(dòng)力！

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