宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无(wú)法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在过去的几(jǐ)十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的(de)有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来(lái)，当(dāng)天文学(xué)家们(men)发现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力定律的时候，他(tā)们就会知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知的天体(tǐ)通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现(xiàn)了(le)海王星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律所取得重(zhòng)大天(tiān)文成就的例子。但(dàn)是这些发现都(dōu)是在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们(men)上升到星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度(dù)，事(shì)情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量(liàng)后发星系团(tuán)的质量。这是一个(gè)由数(shù)千(qiān)个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星(xīng)系被(bèi)引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团(tuán)的(de)质量一般(bān)会(huì)使(shǐ)用(yòng)到(dào)两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确(què)定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是动力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用光(guāng)谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的(de)各(gè)个星系(xì)相对于星系团的(de)运动速度。当测量结果出(chū)来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的(de)质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的(de)质量(liàng)并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无(wú)法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测(cè)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(lùn)上要快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产生的(de)引力是(shì)无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们(men)早(zǎo)就应该被(bèi元的结构和部首是什么意思，元的结构和部首是什么字)抛出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力量(liàng)在(zài)起作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出(chū)了(le)这样(yàng)部分不(bù)可见的(de)暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时(shí)的(de)人(rén)们对这样的一种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特(tè)在观测仙(xiān)女座星系中的恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度(dù)就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几(jǐ)乎(hū)保持不变。可(kě)是根据牛顿的(de)万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够(gòu)大(dà)的质量来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学(xué)家们(men)会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如(rú)果(guǒ)出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物(wù)质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是(shì)科学家们(men)通过射电望远镜测量了距离星系(xì)中心更(gèng)远距离(lí)的氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符(fú)合(hé)牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系位于(yú)银河系的(de)第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速(sù)度(dù)应该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个实(shí)际速(sù)度远(yuǎn)远大(dà)于理论(lùn)速(sù)度，那么(me)产生(shēng)以上这种向心加速度的(de)原因很(hěn)可(kě)能就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是(shì)这些(xiē)暗(àn)物质的引力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也(yě)是(shì)从这时(shí)开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的(de)存在(zài)。科学家(jiā)根据星系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个(gè)现(xiàn)象的(de)原(yuán)因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文(wén)学(xué)家还发(fā)现了一(yī)个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)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)的恒星数量却只有银河(hé)系的(de)千(qiān)分之一(yī)。

所以在理论上，该星系(xì)必须(xū)存在暗(àn)物质，否则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个小时的(de)详细测(cè)量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和(hé)力学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存(cún)在。造成这(zhè)些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一(yī)种(zhǒng)可能就(jiù)是人(rén)类对(duì)引力的理(lǐ)解还不够(gòu)全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工(gōng)作方式是不同的，这(zhè)意(yì)味着(zhe)在行星系尺度中的(de)天体会沿着它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在(zài)星系团之(zhī)间的相互作用，科学家(jiā)还引入(rù)了外部场(chǎng)效(xiào)应的(de)概念，指的(de)是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的(de)质(zhì)量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们(men)需(xū)要(yào)对现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认为(wèi)暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于(yú)暗物质存(cún)在的其他的理论证据(jù)，这些理(lǐ)论(lùn)证据(jù)是蒙(méng)德(dé)理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团，它们(men)大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气(qì)体(tǐ)所在的中间区域。那(nà)么(me)我们通过什么来验证它的质量区域到(dào)底是不是(shì)集中(zhōng)在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当(dāng)中第(dì)一(yī)张全彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可(kě)以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系本身并不(bù)是真的(de)被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了(le)什(shén)么(me)问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和(hé)我们地球(qiú)上(shàng)的(de)观测者(zhě)之(zhī)间。被一个(gè)质量(liàng)超级(jí)巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力(lì)，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这(zhè)个(gè)现(xiàn)象就是引力(lì)透镜效应(yīng)。这个巨大的(de)天(tiān)体(tǐ)可能是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹星系团(tuán)观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的大质量区(qū)域并不是(shì)在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发(fā)生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测到的(de)质量气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区(qū)域，并在(zài)两边形成了引(yǐn)力透(tòu)镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是(shì)暗(àn)物质存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留(liú)下了各相(xiāng)同(tóng)性的微波(bō)辐射。其中红色的部(bù)分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示(shì)相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景背(bèi)景分离后的二值图像进行连通(tōng)域(yù)提(tí)取和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)没(méi)有暗(àn)物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物质大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)所需要的暗(àn)物质比例(lì)是一致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单(dān)的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型的(de)粒(lì)子，它们不(bù)参与(yǔ)任何(hé)其他的(de)电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到(dào)这种粒子的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存(cún)在(zài)的实际证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目(mù)标(biāo)，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒(lì)子所需(xū)要(yào)的实验方式也不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常规物质(zhì)相互作(zuò)用的(de)“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超(chāo)过(guò)50次(cì)的(de)实验(yàn)，却没有任(rèn)何(hé)实质性(xìng)的(de)发(fā)现(xiàn)，除(chú)了一个地方，元的结构和部首是什么意思，元的结构和部首是什么字意大利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验(yàn)室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼高(gāo)的探(tàn)测器(qì)，一直致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到了某种信(xìn)号。经过了20多年(nián)的数(shù)据收集，人们(men)发现了一个有趣的事(shì)情。探测(cè)率会在每(měi)年的(de)6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然(rán)后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年(nián)都是(shì)一(yī)样。一些科学(xué)家认为这可能是人(rén)类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但(dàn)是(shì)为什么(me)暗物(wù)质会产(chǎn)生(shēng)周期性(xìng)的(de)年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在(zài)以220公里/秒的速度(dù)围绕(rào)着(zhe)银河系(xì)进行移(yí)动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在以这(zhè)样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个(gè)过程中会产生(shēng)相应的(de)振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候，地(dì)球与太阳的(de)方向(xiàng)正好达到(dào)完全一致(zhì)，这(zhè)是(shì)理论上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了(le)最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人(rén)员们(men)所观(guān)测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的(de)情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期(qī)信号的(de)差异也(yě)可(kě)能是温度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上的积(jī)雪，甚(shèn)至连意大(dà)利(lì)游客的(de)数量(liàng)也符合(hé)这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这(zhè)里(lǐ)的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征和(hé)第(dì)一个(gè)实(shí)验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以得到相(xiāng)同(tóng)的(de)信号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所存在的(de)非常(cháng)有力的证据了(le)。但是由(yóu)于这个(gè)实验室(shì)刚刚(gāng)建成(chéng)不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供的(de)视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远(yuǎn)镜其(qí)中(zhōng)一个(gè)关(guān)键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背(bèi)后的(de)奥秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米实(shí)验室粒(lì)子(zi)天(tiān)体物理中(zhōng)心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物(wù)质存在(zài)，它们极有可(kě)能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论得到进(jìn)一步的(de)证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物(wù)质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。那么小伙伴(bàn)们，你们(men)觉得(dé)暗(àn)物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新(xīn)的(de)动力(lì)！

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