宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科学家们(men)在过(guò)去(qù)的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中进行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据(jù)。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲学(xué)数学(xué)原理一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些天体运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)出现异(yì)常，不符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时(shí)候(hòu)，他们就会知(zhī)道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了(le)海王(wáng)星的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得(dé)重大(dà)天文(wén)成就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现(xiàn)都(dōu)是在恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们(men)上升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般(bān)会使用到(dào)两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光度(dù)学的质量"，需(xū)要(yào)的数据是测量(liàng)各个(gè)星系(xì)的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质量的(de)计(jì)算，是利用光谱红移测量星系(xì)团(tuán)中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系(xì)团有99%的质(zhì)量(liàng)消(xiāo)失了(le)，或者(zhě)说这99%的(de)质量并(bìng)不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比理论上要快得(dé)多(duō)，按照牛(niú)顿的(de)运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的(de)引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星(xīng)系团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的(de)物质(zhì)。

据(jù)此，兹(zī)维基提出了这样部(bù)分不(bù)可(kě)见的暗(àn)质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人(rén)们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出(chū)现。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在观测(cè)仙女座(zuò)星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距(jù)离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上的运行速(sù)度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒(héng)星的(de)旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系当(dāng)中如果没有足够大(dà)的质量来(lái)吸(xī)引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基(jī)于(yú)这种现象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离(lí)星(xīng)系(xì)中(zhōng)心的距(jù)离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如(rú)果(guǒ)出(chū)现异(yì)常的结果，就认为是由暗物质开平二手车市场在哪里，开平哪里有二手车市场的力量进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发现它们(men)的(de)旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿的(de)力学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的(de)运行速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速度远远大于理论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的原因很可(kě)能就是(shì)存在着一(yī)种我们(men)看不到的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的引(yǐn)力效(xiào)应将(jiāng)星(xīng)系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从(cóng)这时开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在(zài)星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解(jiě)释(shì)这个现象的(de)原因(yīn)。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但是星(xīng)系(xì)当中存在的(de)恒星数量却只有银河系(xì)的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时(shí)的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的(de)物质(zhì)和力学定律来(lái)解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提出(chū)，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被(bèi)附(fù)近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力的(de)理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空间中的(de)工作方式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的(de)天体会沿(yán)着它们的轨道，按(àn)照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不(bù)同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了(le)外部场效(xiào)应(yīng)的概(gài)念，指的(de)是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在(zài)的物理定律进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质(zhì)假说理论就(jiù)此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质(zhì)存(cún)在的其(qí)他的(de)理论证据，这(zhè)些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年(nián)的(de)子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的星(xīng)团，它们(men)大(dà)部分的普通质量(liàng)都在星系的(de)气(qì)体当中(zhōng)。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温(wēn)度(dù)的(de)急(jí)剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么(me)我们通(tōng)过什么来验证它的质量区域(yù)到底是(shì)不是(shì)集中在(zài)中间呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的高(gāo)清照片，在照(zhào)片中我们可以开平二手车市场在哪里，开平哪里有二手车市场(yǐ)明显地看到(dào)很(hěn)多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本(běn)身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问题，而是这样极(jí)遥远的天体和我(wǒ)们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的(de)光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象就是引力(lì)透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能是超大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团(tuán)观测(cè)的时(shí)候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并在(zài)两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是(shì)暗(àn)物(wù)质存(cún)在的迄(qì)今为止最好的(de)理(lǐ)论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下(xià)了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射(shè)。其中红色的(de)部(bù)分(fēn)表示温(wēn)度(dù)较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们(men)之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前(qián)景背景分离后的(de)二值图(tú)像进(jìn)行连通(tōng)域(yù)提取和标(biāo)记之后(hòu)发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起来不(bù)应(yīng)该是这样的(de)，而(ér)随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射的(de)测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动(dòng)所需要的(de)暗物质比例是(shì)一致的。这就意味(wèi)着。

用了一(yī)个简单(dān)的理论(lùn)框架，就(jiù)很好地解释了很多(duō)不同的观(guān)测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任(rèn)何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只通过引力来(lái)相互作用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存(cún)在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物(wù)质存在的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么？科(kē)学(xué)家们已经(jīng)提(tí)出了数十种的(de)假想目(mù)标，而(ér)要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验(yàn)方式也(yě)不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的(de)实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实(shí)质性的(de)发现，除了一(yī)个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最(zuì)大(dà)的地(dì)学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们(men)发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每(měi)年的6月份达到峰值，然后开平二手车市场在哪里，开平哪里有二手车市场在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家认为这可能(néng)是人(rén)类发(fā)现(xiàn)暗(àn)物质的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着(zhe)银(yín)河系进行(xíng)移(yí)动，那么如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这(zhè)样(yàng)的(de)速(sù)度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方(fāng)向是一致的(de)，而(ér)另外半年(nián)则(zé)与(yǔ)之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球(qiú)与太(tài)阳(yáng)的方向正好(hǎo)达(dá)到(dào)完全一(yī)致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的(de)情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科(kē)学家认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期(qī)信(xìn)号的差异(yì)也可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了一(yī)个(gè)几乎相同(tóng)的(de)实验室，这里的季(jì)节(jié)与之前的实(shí)验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而(ér)在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质流的(de)运(yùn)动(dòng)特征和(hé)第一个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此(cǐ)，如(rú)果在这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存在(zài)的非常有力的证据(jù)了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键(jiàn)的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以待了。费(fèi)米实(shí)验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯(sī)特(tè)芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞(dàn)生(shēng)，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物(wù)质会(huì)不会意味着(zhe)人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某个角落的(de)行(xíng)星上(shàng)，暗物质(zhì)正在(zài)通过这样的效应(yīng)创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的大前提是要先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们，你们(men)觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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