宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”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(me)？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存(cún)在的(de)证据，科学家们在过去(qù)的几十年当中(zhōng)进行了(le)超过50次(cì)的长期实验，但是却没(méi)有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一(yī)书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当天文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道出现异常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律的(de)时候(hòu)，他们就(jiù)会(huì)知(zhī)道，周(zhōu)围(wéi)一定有未(wèi)知的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的(de)异常(cháng)，推算并且发现了海王星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的(de)发现都(dōu)是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天文(wén)成就(jiù)的例子(z接地气是什么意思啊网络用语，形容一个人接地气是什么意思i)。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星(xīng)系团的(de)质量。这是一个由数(shù)千个(gè)星系所组成的(de)巨大星系团，这些星系被(bèi)引力(lì)束(shù)缚在一起。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一般(bān)会使用到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就(jiù)可以确定其(qí)质(zhì)量的范围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动(dòng)力学(xué)质量(liàng)的计(jì)算，是利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系团中的各(gè)个星系相(xiāng)对(duì)于(yú)星系团的运动速度。当测(cè)量结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测(cè)量速度的(de)过(guò)程中(zhōng)，兹(zī)威基(jī)发现星系团中很(hěn)多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们(men)束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力量在(zài)起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来(lái)源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它(tā)不发(fā)散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的(de)人们对这样的一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾(gù)。

直(zhí)到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运(yùn)行速度就(jiù)会(huì)越慢。但是他们观测(cè)的结(jié)果却让人感(gǎn)到不(bù)可思议(yì)。

随(suí)着与中心距离的(de)增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是(shì)根(gēn)据(jù)牛顿(dùn)的(de)万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会(huì)使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系(xì)当中气(qì)体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗(àn)物(wù)质的力(lì)量(liàng)进(jìn)入(rù)其中(zhōng)。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜测量(liàng)了距离星系中(zhōng)心更(gèng)远距离(lí)的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度(dù)并(bìng)不符合(hé)牛顿的(de)力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕银河系(xì)旋(xuán)转(zhuǎn)，这个(gè)实际(jì)速度远远大(dà)于理论速度(dù)，那(nà)么产生(shēng)以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速(sù)度(dù)的原因很可能就是(shì)存在着一种我们看不到(dào)的物(wù)质，是(shì)这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也是从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星(xīng)系质量的(de)85%。但是(shì)，暗(àn)物质(zhì)并(bìng)不是唯一可以解(jiě)释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新的(de)研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效(xiào)应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系的(de)千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学家们使用最先进的望远镜对(duì)其(qí)进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用(yòng)正(zhèng)常(cháng)的物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被(bèi)附(fù)近的另一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造成这些现象的除了暗(àn)物质的(de)假说之外(wài)，另(lìng)一(yī)种可能(néng)就是人类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它(tā)们(men)的(de)轨道(dào)，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上(shàng)升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不同的方(fāng)式(shì)。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科(kē)学家(jiā)还引入(rù)了(le)外部场效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的规模(mó)上，巨(jù)大的质量(liàng)之间会(huì)产生对(duì)彼此特殊的效果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意(yì)味着我们需要对现在的(de)物理定律进行修(xiū)正，这些发现也(yě)让(ràng)很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物(wù)质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组成，类似这样(yàng)的(de)星(xīng)团，它们大部分的(de)普通质(zhì)量都在(zài)星系的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际(jì)气体的相互作(zuò)用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度(dù)大幅(fú)降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气(qì)体所在的(de)中间区域(yù)。那(nà)么我们通过什么(me)来验证它的质量(liàng)区域到底是不(bù)是集中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星系本(běn)身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的(de)天体(tǐ)和(hé)我(wǒ)们(men)地球上的观(guān)测者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大(dà)质量的东西的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞或(huò)者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人们对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系团观测的(de)时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的(de)碰撞时(shí)，可被观(guān)测到的质量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中间，暗物(wù)质则(zé)直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透(tòu)镜研(yán)究也被认为(wèi)是暗物质存在(zài)的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)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(nián)之(zhī)后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间(jiān)背(bèi)景上留下(xià)了(le)各相同性的(de)微(wēi)波(bō)辐射。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的(de)区域，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离(lí)后的二值图像进行连(lián)通域(yù)提取(qǔ)和标(biāo)记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该是(shì)这样的(de)，而随着(zhe)暗(àn)物质的增加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的(de)测量值，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很好地(dì)解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质(zhì)的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能(néng)够找到(dào)这种(zhǒng)粒子(zi)的(de)存在(zài)，就相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质存在(zài)的实际证据(jù)。这种粒子到(dào)底是什(shén)么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了(le)寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进(jìn)行了超过50次(cì)的(de)实(shí)验，却没(méi)有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的地学(xué)实(shí)验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一(yī)个三层楼高的(de)探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学(xué)家声称观测到(dào)了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一样。一些科(kē)学家认为这(zhè)可能是(shì)人类发现暗物质的第(dì)一个(gè)直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信(xìn)号接地气是什么意思啊网络用语，形容一个人接地气是什么意思呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们也(yě)在以这样(yàng)的速度(dù)在穿越着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年(nián)的时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是(shì)一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳(yáng)的(de)方向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质流(liú)最(zuì)快的时(shí)段。而在11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这(zhè)个(gè)理论的有效(xiào)性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可以用来(lái)解释，研究人员们(men)所(suǒ)观测到的周期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成这种年度周期信(xìn)号的差(chà)异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家(jiā)们又在南半球(qiú)建立了(le)一个几乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正(zhèng)好(hǎo)相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的(de)非常有(yǒu)力(lì)的证据了(le)。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还无(wú)法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太(tài)接地气是什么意思啊网络用语，形容一个人接地气是什么意思空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大(dà)小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关(guān)键的(de)用(yòng)途就是探索暗物(wù)质背(bèi)后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种神秘的(de)效应，这种暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命(mìng)进化的(de)一(yī)个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一理(lǐ)论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正在通(tōng)过(guò)这样的(de)效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前提(tí)是要先找到暗(àn)物质存在的(de)实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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