宇宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什(shén)么？人类为(wèi)了(le)寻找暗物质存在的(de)证据，科学(xué)家们在过去的(de)几十年当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一(yī)个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数学(xué)原理一书中，埃(āi)萨克(kè)牛(niú)顿发(fā)表(biǎo)了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年(nián)来(lái)，当(dāng)天文学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道出(chū)现(xiàn)异(yì海明威为什么要结束自己的生命，海明威为何结束生命)常，不(bù)符(fú)合万有引力定(dìng)律的时候，他们(men)就会(huì)知道，周围一(yī)定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它(tā)的(de)轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星的(de)存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律所取(qǔ)得重(zhòng)大(dà)天文(wén)成(chéng)就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我们(men)上(shàng)升到(dào)星系或者是(shì)星团(tuán)的(de)尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学(xué)家弗里茨(cí)兹威基正在研(yán)究和测量(liàng)后(hòu)发星系团的(de)质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组(zǔ)成的(de)巨(jù)大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测(cè)量星系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到两(liǎng)种方(fāng)法(fǎ)，当(dāng)两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的(de)各个星(xīng)系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星(xīng)系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见星系的(de)质量所产生的引力是(shì)无法将它们(men)束缚(fù)在星系(xì)团(tuán)内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在(zài)起作(zuò)用，这(zhè)种力(lì)量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部分不(bù)可见的(de)暗质(zhì)，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的(de)质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再(zài)一(yī)次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特(tè)在观测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动。理论(lùn)上来(lái)说，距离中心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在(zài)其轨道上的运行速(sù)度就(jiù)会越慢。但是他们观测(cè)的(de)结(jié)果却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是根据牛(niú)顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用一(yī)种相对标(biāo)准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系(xì)中(zhōng)心的(de)距(jù)离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异(yì)常(cháng)的(de)结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了(le)距(jù)离星系中(zhōng)心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发(fā)现它们的旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛(niú)顿的(de)力学定律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的第(dì)三(sān)悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际(jì)上，太阳系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远远大于(yú)理论(lùn)速度(dù)，那么(me)产生以上这种向心加速度的(de)原因(yīn)很可能就是(shì)存(cún)在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科(kē)学家(jiā)根据星系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中(zhōng)暗物(wù)质的质(zhì)量占整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力(lì)效应的(de)遥远恒星之间，也会出(chū)现(xiàn)速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是(shì)星系当中存(cún)在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银(yín)河(hé)系的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论上(shàng)，该星系必须存(cún)在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的(de)详(xiáng)细测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系(xì)中的恒星运动是可以用正常的物质和力学(xué)定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了(le)暗物质的(de)假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可(kě)能(néng)就(jiù)是人类对(duì)引(yǐn)力(lì)的理(lǐ)解还不(bù)够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它(tā)们的(de)轨道，按(àn)照我们所理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是上升到(dào)星系(xì)和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不(bù)同的方式。对(duì)于在星系团之间的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)，科学(xué)家还(hái)引入(rù)了(le)外(wài)部(bù)场效应的概念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大(dà)的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的(de)物理(lǐ)定律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现也让很多(duō)人(rén)认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质(zhì)存在的其他(tā)的理(lǐ)论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙德理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿(yì)光年(nián)的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)，类似这样的星团，它(tā)们大部分(fēn)的普通质量都在(zài)星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大(dà)部分的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区(qū)域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第(dì)一张全彩(cǎi)的(de)高清照片，在(zài)照(zhào)片中(zhōng)我们(men)可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本(běn)身并(bìng)不是真的(de)被扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什(shén)么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东西的(de)引(yǐn)力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域并(bìng)不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则(zé)直(zhí)接(jiē)通过了(le)这(zhè)个区域(yù)，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力(lì)透镜(jìng)研究也(yě)被认为是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背(bèi)景上(shàng)留下了各相同性的(de)微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝色则(zé)表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进行连通(tōng)域提(tí)取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起来(lái)不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释(shì)星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论框架(jià)，就很(hěn)好(hǎo)地解释(shì)了很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不(bù)参与(yǔ)任何其(qí)他的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种粒子的存(cún)在(zài)，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提(tí)出了(le)数十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而要寻找这些不同(tóng)的目(mù)标粒子所(suǒ)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(wèi)了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已经(jīng)进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质(zhì)性的(de)发现，除了一个地方(fāng)，意大(dà)利(lì)的格兰萨索山，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(cáng)着地球上(shàng)最(zu海明威为什么要结束自己的生命，海明威为何结束生命ì)大的地(dì)学实验室，这(zhè)个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高海明威为什么要结束自己的生命，海明威为何结束生命的探(tàn)测(cè)器(qì)，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家声称(chēng)观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事(shì)情。探测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这可(kě)能是人类发现暗物(wù)质的第(dì)一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么(me)暗(àn)物质会产生周期性的年(nián)度(dù)信(xìn)号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动(dòng)，那么(me)如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也在(zài)以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程(chéng)中会(huì)产生相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的(de)方(fāng)向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信号(hào)。当然也(yě)可(kě)能有其他(tā)的情况，造成这(zhè)种年度周(zhōu)期信号(hào)的差(chà)异也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意(yì)大利游(yóu)客(kè)的(de)数量(liàng)也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们(men)又(yòu)在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特(tè)征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同(tóng)的信号，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台新(xīn)的望(wàng)远镜，这(zhè)台(tái)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相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野(yě)是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质(zhì)背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭目(mù)以(yǐ)待了。费米(mǐ)实(shí)验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有另(lìng)一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一(yī)个重要(yào)因素。

如(rú)果这一理(lǐ)论得(dé)到(dào)进一步的(de)证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味(wèi)着人类(lèi)并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行星(xīng)上，暗(àn)物(wù)质(zhì)正在通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是(shì)我更新的动力！

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