宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的(de)？为何会(huì)存在科学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的(de)几十年当中(zhōng)进行了超过(guò)50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一(yī)书中，埃(āi)萨克(kè)牛顿(dùn)发表(biǎo)了(le)万有引力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定(dìng)有未(wèi)知的天体通(tōng)过引力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大(dà侗族乐器有哪些图片，侗族乐器有哪些侗族乐器有哪些图片，侗族乐器有哪些种类种类)天文成就的例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的(de)尺度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升到(dào)星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系(xì)团的质量(liàng)一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度学的(de)质量"，需(xū)要的数据是测量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学(xué)质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱(pǔ)红移测(cè)量星系团中的各(gè)个星系相对(duì)于星(xīng)系团的运动速度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可(kě)见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们(men)无(wú)法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团(tuán)中很多星(xīng)系的速(sù)度(dù)比理论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿的(de)运动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部(bù)分(fēn)不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对(duì)这(zhè)样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗(àn)物(wù)质(zhì)”这个词(cí)才(cái)再一次(cì)出现。天(tiān)文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特(tè)在观测仙女座星系中的(de)恒星(xīng)运动。理论上来说，距(jù)离中心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨道(dào)上的运行速度就会越慢(màn)。但是(shì)他们观测的结(jié)果却让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加，恒(héng)星(xīng)的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是根据(jù)牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足(zú)够大的(de)质量来吸引它们(men)，这些外(wài)围的(de)恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学(xué)家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异(yì)常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物(wù)质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家们(men)通(tōng)过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星系(xì)中(zhōng)心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速(sù)度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河(hé)系(xì)的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引力定(dìng)律进行计(jì)算，太阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度(dù)远远大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速度的(de)原因很可(kě)能(néng)就是存(cún)在着一种我们看(kàn)不到(dào)的(de)物(wù)质，是这些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来(lái)越多的研(yán)究人员(yuán)开始相信暗(àn)物质的存在。科(kē)学家根(gēn)据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研(yán)究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会(huì)出(chū)现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的(de)星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须(xū)存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但是(shì)科(kē)学家们使用最先进的(de)望远(yuǎn)镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和力(lì)学定律来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人(rén)提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有(yǒu)任(rèn)何星(xīng)系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗物质的(de)假说(shuō)之外，另一种可能就是(shì)人类(lèi)对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可(kě)能在(zài)不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行星(xīng)系尺度中(zhōng)的(de)天体会沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照我们所理(lǐ)解(jiě)的(de)方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团(tuán)之间(jiān)的相互(hù)作用，科学家还引入(rù)了外(wài)部场(chǎng)效应的概念，指的是在数(shù)百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人(rén)认为暗物(wù)质假说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质存在的其(qí)他的理论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿(yì)光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系的气(qì)体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作用就会(huì)导(dǎo)致温度的急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团大(dà)部分的质量(liàng)将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体所(suǒ)在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证(zhèng)它的(de)质量(liàng)区域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很多(duō)星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本(běn)身并不(bù)是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们(men)地球上(shàng)的观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天体可能是超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团发(fā)生全(quán)部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物(wù)质(zhì)则直(zhí)接通过(guò)了这(zhè)个(gè)区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研究(jiū)也被认为(wèi)是暗物质存(cún)在(zài)的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理论(lùn)证据(jù)。

除此(cǐ)之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于可(kě)以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光(guāng)在(zài)宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性的微波(bō)辐射。其(qí)中红色(sè)的部(bù)分表示(shì)温(wēn)度较高的(de)区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来(lái)不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运(yùn)动所需要的暗物(wù)质比例是一致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解释(shì)了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了(le)暗物(wù)质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的(de)假想目(mù)标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目标(biāo)粒子所需要的实验方(fāng)式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验，却(què)没有任何(hé)实质性的发现，除了一个(gè)地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山(shān)下(xià)1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地学(xué)实验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三(sān)层(céng)楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学(xué)家声称(chēng)观测(cè)到(dào)了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测(cè)率会在每年(nián)的6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最(zuì)低(dī)，而且(qiě)在20年(nián)当中每年都是一样。一(yī)些科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可能是人(rén)类发现暗物质的(de)第一个直(zhí)接证据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度(dù)信(xìn)号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银(yín)河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我(wǒ)们(men)也在以这样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会(huì)产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的(de)时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方向是一(yī)致的(de)，而另外(wài)半年则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流(liú)最快的(de)时段。而(ér)在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这(zhè)个理论的(de)有效性。

因(yīn)此科学家(jiā)认为这可以用(yòng)来解释(shì)，研究人(rén)员们所观测到的(de)周(zhōu)期性信号。当然(rán)也(yě)可能(néng)有其他(tā)的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能是(shì)温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的(de)积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的数量也符合这(zhè)个周期的(de)规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季(jì)节与之前(qián)的实验室(shì)正好(hǎo)相反，而在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质所存(cún)在的(de)非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实(shí)验室(shì)刚刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目(mù)前还无法(fǎ)提(tí)供相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新(xīn)的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽(kuān)视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃(bó)红外(wài)仪(yí)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(jiù)是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的(de)结果，我们(men)只能拭目以待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科(kē)学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存(cún)在，它(tā)们(men)极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的(de)一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那(nà)么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类并(bìng)不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中某个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这(zhè)样的效应创造生命。当(dāng)然，这些(xiē)推论的大前(qián)提是要先找到暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到底存(cún)不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动(dòng)力(lì)！

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