宇宙是(shì)“人为制造”的(de)？为何会(huì)存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么(me)？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的(de)几十年(nián)当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的(de)规律。往后的几百年来(lái)，当天(tiān)文学(xué)家们发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候，他们就会(huì)知道(dào)，周围(wéi)一定有(yǒu)未知的天体通(tōng)过(guò)引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过(guò)天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就(jiù)的例子。但是(shì)这些发现都是在恒(héng)星系统的(de)尺度当中，可当我(wǒ)们(men)上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始(shǐ)变得(dé)诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的(de)巨大星系团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚在一起。测量星系(xì)团的(de)质(zhì)量(liàng)一(yī)般(bān)会(huì)使用(yòng)到两种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)，当两种方(fāng)法结(jié)果一(yī)致，就可以确定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其(qí)"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要的(de)数(shù)据是(shì)测量各个星(xīng)系的(de)光(guāng)度。

第二(èr)种是动力(lì)学质量(liàng)的(de)计算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测量星系团(tuán)中的各(gè)个星(xīng)系相(xiāng)对(duì)于(yú)星系(xì)团的(de)运(yùn)动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学(xué)质(zhì)量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的(de)形(xíng)式(shì)所(suǒ)存(cún)在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异(yì)的(de)是，在测量速度(dù)的(de)过(guò)程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要(yào)快得(dé)多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外(wài)了(le)，除非(fēi)有一种神秘的(de)力(lì)量(liàng)在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力(lì)量(liàng)来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们(men)却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时(shí)的人(rén)们对这样的(de)一(yī)种(zhǒng)说法(fǎ)不(bù)屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才(cái)再(zài)一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特在(zài)观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒(héng)星运(yùn)动(dòng)。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测(cè)的结果却(què)让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果(guǒ)没(méi)有足(zú)够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了(le)。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质(zhì)的(de)存在(zài)，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的(de)结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更(gèng)远距离的氢(qīng)元(yuán)素(sù)，发(fā)现它们的(de)旋转速度并不符合(hé)牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系(xì)位(wèi)于(yú)银(yín)河系的第三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有引(yǐn)力定律进(jìn)行计算，太(tài)阳系的(de)运行速度应该是(shì)160千(qiān)米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河(hé)系(xì)旋转，这(zhè)个实(shí)际(jì)速度远远大于理(lǐ)论速度，那(nà)么(me)产生以(yǐ)上这种向心加速(sù)度(dù)的原因很可能就(jiù)是存在(zài)着一(yī)种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的(de)引力效应将(jiāng)星系聚集在(zài)了(le)一起。

也是(shì)从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存(cún)在(zài)。科学家(jiā)根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物(wù)质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是(shì)唯一可(kě)以解释这个(gè)现象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的(de)研(yán)究当(dāng)中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的(de)遥(yáo)远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和(hé)银(yín)河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在(zài)的(de)恒星数量却只有(yǒu)银河系(xì)的千分之(zhī)一(yī)。

所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了40个小时(shí)的详(xiáng)细测(cè)量(liàng)之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是可(kě)以用正常的物质和(hé)力学定(dìng)律来解释的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也许该(gāi)星系(xì)的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥(bō)离(lí)了(le)。奇怪(guài)的是(shì)，它(tā)的(de)附近没有任(rèn)何星系存(cún)在。造成(chéng)这些现象的(de)除了暗物质的假说(shuō)之(zhī)外，另(lìng)一种可(kě)能就是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方(fāng)式是不(bù)同的，这意味着在(zài)行星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但是上升到星系和星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互作用则是(shì)不同的方(fāng)式。对于在星系(xì)团之间(jiān)的(de)相互作用，科学家(jiā)还引入了外(wài)部场效应的(de)概(gài)念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光(guāng)年的规模(mó)上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的效果，这(zhè)个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗(àn)物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有(yǒu)关(guān)于暗(àn)物质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的(de)星团(tuán)，它们大部分(fēn)的(de)普通质量都在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万公里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的(de)时候，星际气体的相互(hù)作(zuò)用就会导致温(wēn)度的急(jí)剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于(yú)所有这(zhè)些气(qì)体所在的(de)中间区域。那(nà)么我们通(tōng)过什么来验证它的(de)质(水浒传史进的主要事迹概括，水浒传史进的主要事迹有哪些zhì)量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩(cǎi)的(de)高清照片，在照片中我(wǒ)们可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不(bù)是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的(de)观(guān)测者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星系的(de)光(guāng)都发(fā)生了扭曲(qū)。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)观(guān)测的时候(hòu)，发(fā)现它的大质量区域并不(bù)是在中间，而是(shì)在(zài)两侧(cè)。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星(xīng)团发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质量气体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在两边(biān)形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为(wèi)是暗物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)的迄(qì)今为止最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除(chú)此(cǐ)之(zhī)外(wài)，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅(chàng)通无(wú)阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景(jǐng)上留下了各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色的(de)部分表示温度较(jiào)高(gāo)的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科(kē)学(xué)家们通过对(duì)前景背景分(fēn)离后(hòu)的二值(zhí)图像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来(lái)不应该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒(héng)星运动所需要的暗(àn)物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味(wèi)着。

用了(le)一个简单的(de)理论框架，就很好地(dì)解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如(rú)果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒水浒传史进的主要事迹概括，水浒传史进的主要事迹有哪些子到(dào)底是(shì)什么？科学家们(men)已经提出了数(shù)十(shí)种的(de)假想目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同的(de)目标(biāo)粒子所需(xū)要的(de)实(shí)验方式(shì)也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科(kē)学家们(men)已(yǐ)经进行了超过50次(cì)的实(shí)验，却没(méi)有任何实(shí)质性的发现(xiàn)，除了(le)一个(gè)地方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验(yàn)室，这个(gè)实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗(àn)物质(zhì)粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到了(le)某种信(xìn)号。经过了(le)20多年(nián)的数据收集(jí)，人们发现了一个(gè)有趣的事(shì)情(qíng)。探测率会在(zài)每年的6月(yuè)份(fèn)达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的(de)第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗(àn)物质存(cún)在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环(huán)绕银河(hé)系(xì)的方(fāng)向是一致的(de)，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太(tài)阳的(de)方向正好(hǎo)达到完全一(yī)致(zhì)，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在(zài)实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现(xiàn)了60度(dù)的(de)倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不(bù)影(yǐng)响这(zhè)个理(lǐ)论的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可以用来解(jiě)释，研(yán)究人员(yuán)们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客(kè)的(de)数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球(qiú)穿过暗物(wù)质流的(de)运动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信(xìn)号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所存(cún)在的非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但是由于这个(gè)实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还(hái)无法提供相(xiāng)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(jiào)做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的(de)宽(kuān)视(shì)场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是(shì)哈勃红外仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其(qí)中一个关键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目(mù)以待了。费米实验室(shì)粒(lì)子(zi)天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在，它们(men)极有(yǒu)可能(néng)拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一理(lǐ)论得到(dào)进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物质(zhì)会不会意味(wèi)着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推(tuī)论的(de)大前提是(shì)要(yào)先找到暗(àn)物质存在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支持是(shì)我更新的动力！

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