宇(yǔ)宙(zhòu)是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了寻找暗(àn)物质存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是(shì)却(què)没有发现任(rèn)何的有效证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表了(le)万有(yǒu)引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几百(bǎi)年来，当天文(wén)学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律的(de)时候(hòu)，他们就会知道(dào)，周围一(yī)定(dìng)有(yǒu)未(wèi)知的天体通过(guò)引力在摄动(dòng)它的(de)轨(guǐ)道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了海王星(xīng)的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力(lì)定律所取得(dé)重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成(chéng)的(de)巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可(kě)以确(què)定其(qí)质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系(xì)团的运动速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质(zhì)量并(bìng)不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度的过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星系团中很多星系(xì)的速度比理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的(de)质量所产生的(de)引(yǐn)力是(shì)无法将它们束缚在(zài)星系团内的(de)，它(tā)们早就应该被抛出星(xīng)系(xì)团(tuán)之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力(lì)量(liàng)在起作用，这种力量(liàng)来(lái)源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基(jī)提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们却占据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天(tiān)文学家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特(tè)福(fú)特(tè)在观测(cè)仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论(lùn)上来说(shuō)，距离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢(màn)。但是(shì)他们观测的结果却让人(rén)感到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星(xīng)的(de)旋转速度几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，在(zài)星系当中如果没有足够(gòu)大的(de)质量来吸(xī)引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用(yòng)一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当(dāng)中气体在X轴上距(jù)离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的(de)结果，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力(lì)量进入其中。<三衢道中古诗曾几的几,怎么读，曾几的三衢道中的意思/p>

于是(shì)科(kē)学家们(men)通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符(fú)合(hé)牛顿(dùn)的力学(xué)定律。我们的(de)太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕(rào)银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际(jì)速度远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看(kàn)不到的物(wù)质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了(le)一起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来越多的研(yán)究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科(kē)学(xué)家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们(men)发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒(héng)星(xīng)之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河(hé)系不(bù)多，但是(shì)星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系(xì)必须存(cún)在暗物质，否则(zé)就(jiù)会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进的(de)望远镜对其(qí)进行了(le)40个小(xiǎo)时的详细测量之后(hòu)，发(fā)现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以用正常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人(rén)提出，也许该星系的(de)暗物质(zhì)，已经被附(fù)近的(de)另一(yī)个大(dà)星系剥离(lí)了(le)。奇怪(guài)的是(shì)，它的(de)附(fù)近(jìn)没有任(rèn)何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的除了(le)暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就(jiù)是(shì)人类(lèi)对引力(lì)的理解(jiě)还(hái)不够全面(miàn)，引力(lì)很可能在不同(tóng)尺度空(kōng)间(jiān)中的工(gōng)作方式(shì)是(shì)不同的，这(zhè)意(yì)味着在行(xíng)星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到(dào)星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的(de)相互作(zuò)用则是不(bù)同的方式。对于(yú)在(zài)星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概(gài)念，指的(de)是在数百万光年(nián)的规模上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会(huì)产生对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现在的物(wù)理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些发现也让(ràng)很(hěn)多人(rén)认为暗物质(zhì)假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有(yǒu)关于暗物质存在(zài)的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年(nián)的子弹星系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这样(yàng)的星(xīng)团(tuán)，它们大部(bù)分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气(qì)体当(dāng)中。当星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧(jù)升高，速(sù)度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们通过什么来验证它(tā)的(de)质量区域到底是不是(shì)集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的(de)高清(qīng)照片，在照片中我(wǒ)们可(kě)以明(míng)显地看(kàn)到很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本(běn)身并不是真的(de)被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么(me)问题，而(ér)是这样极遥远的天(tiān)体和(hé)我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个(gè)质(zhì)量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是(shì)暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的(de)引(yǐn)力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老的(de)光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了130多(duō)亿(yì)年之后，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示(shì)相对较冷的区(qū)域(yù)，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背(bèi)景(jǐng)分离(lí)后的二值(zhí)图(tú)像进行连通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释(shì)星系当中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是(shì)一(yī)致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架(jià)，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测(cè)结(jié)果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类(lèi)型(xíng)的粒子(zi)，它们不(bù)参(cān)与(yǔ)任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了(le)暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们(men)已经(jīng)提出(chū)了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些(xiē)不同的(de)目标粒(lì)子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不会(huì)与常规(guī)物质相互作用的(de)“暗(àn)物质”，科学家们(men)已(yǐ)经(jīng)进行了超过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实(shí)质性(xìng)的(de)发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球(qiú)上(shàng)最大的地学(xué)实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼高(gāo)的(de)探测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有趣的(de)事情。探测率(lǜ)会在(zài)每(měi)年的6月(yuè)份达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每(měi)年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可(kě)能是人类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系(xì)进(jìn)行移动，那(nà)么(me)如果暗(àn)物质存(cún)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的(de)速度在(zài)穿越着暗物(wù)质流，这个过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳进(jìn)行(xíng)旋(xuán)转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时(shí)间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的(de)方向是(shì)一致(zhì)的，而(ér)另(lìng)外半(bàn)年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的(de)时候，地球与太阳(yáng)的(de)方向(xiàng)正好达(dá)到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的(de)时段(duàn)。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这(zhè)可以用来解(jiě)释(shì)，研究人员们所观测到(dào)的周期性信号。当然(rán)也(yě)可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大(dà)利游客(kè)的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在(zài)南半球建立了(le)一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与之前的(de)实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以(yǐ)得到(dào)相同的信(xìn)号(hào)，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以截(jié)至(zhì)目前还无法提供相应的数据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供(gōng)的(de)视野是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远镜其中一个(gè)关(guān)键的(de)用(yòng)途就是(shì)探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费米实验(yàn)室(shì)粒子天(tiān)体物理中心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的(de)诞生，或者说(shuō)是(shì)生命(mìng)进(jìn)化(huà)的一(yī)个(gè)重要因素(sù)。

如(rú)果(guǒ)这一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不(bù)会(huì)意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的大前提(tí)是要先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗(àn)物质(zhì)到底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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