宇宙是“人为制造”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？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过(guò)去的(de)几(jǐ)十年当(dāng)中进行(xíng)了(le)超过(guò)50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除(chú)了一(yī)个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学(xué)家们发现(xiàn)某些天体运行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们(men)就(jiù)会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道的异(yì)常，推算并且发现了(le)海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天(tiān)文成就(jiù)的例(lì)子。但是这(zhè)些(xiē)发(fā)现都(dōu)是在恒星系(xì)统的(de)尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基(jī)正在(zài)研(yán)究和测量(liàng)后发星系团的(de)质量。这是一个由数(shù)千个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星(xīng)系团的(de)质量一般会使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一(yī)致，就可以确(què)定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质(zhì)量(liàng)"，需要的数据是测量各(gè)个星系的(de)光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系相对(duì)于星系团的运(yùn)动(dòng)速(sù)度(dù)。当测量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力(lì)学质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见(jiàn)光的形(xíng)式所存在，我们(men)无法看到(dào)。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系团中很多星系(xì)的速度比理论(lùn)上要快得多，按(àn)照牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系的质量所产生(shēng)的(de)引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外了(le)，除非有一(yī)种神秘的力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出(chū)了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中绝(jué)大(dà)部分的质量(liàng)。只是当时的(de)人们对这样的(de)一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词(cí)才再(zài)一次出现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在观测(cè)仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上的(de)运(yùn)行速度就会越慢(màn)。但是他们观测(cè)的(de)结果(guǒ)却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着(zhe)与中(zhōng)心(xīn)距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够大的(de)质量来吸引它们(men)，这些外围的(de)恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对标(biāo)准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力(lì)量进入其中。

于是科学(xué)家们(men)通(tōng)过射电望远镜测量了(le)距离(lí)星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也不例外(wài)，太阳(yáng)系位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万(wàn)有引力定律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运行速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实(shí)际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实(shí)际速(sù)度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速(sù)度(dù)，那么产生以上(shàng)这种向心加速度(dù)的原因很可能就(jiù)是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学(xué)家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现象的(de)原因。在一(yī)项新的研究当中，科(kē)学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还(hái)发现(xiàn)了一个(gè)反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离(lí)地(dì)球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在(zài)的(de)恒(héng)星数(shù)量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们(men)使用最先(xiān)进的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了(le)40个(gè)小时的详细测量(liàng)之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那(nà)么(me)又有人提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的(de)假说(shuō)之外(wài)，另一(yī)种可能就是人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的(de)相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团之间(jiān)的相互作用，科学家还(hái)引(yǐn)入(rù)了(le)外(wài)部场效应(yīng)的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立，这(zhè)意味着我(wǒ)们需要对现(xiàn)在的物(wù)理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也(yě)让很多人认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在(zài)的其(qí)他的理论证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这(zhè)样的(de)星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的相互(hù)作(zuò)用就(jiù)会(huì)导致温(wēn)度(dù)的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系(xì)团大部分的质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些(xiē)气体所在(zài)的中间区域。那么我们通过什么(me)来验证它的(de)质量区域到底是(shì)不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙当中第(dì)一张(zhāng)全彩的高清照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星系本身(shēn)并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问(wèn)题(tí)，而(ér)是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体和我们地球上的观测(cè)者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质(zhì)量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥远星系(xì)的光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测(cè)的时候，发现它(tā)的大(dà)质量区(qū)域并不(bù)是在(zài)中(zhōng)间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好的解(jiě)释方法就(jiù)是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过(guò)了这个区(qū)域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力(lì)透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此(cǐ)之(zhī)外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多(duō)亿(yì)年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学(xué)家们通过(guò)对前景背景(jǐng)分离后的(de)二值图像进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该(gāi)是这样的(de)，而随(suí)着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射(shè)的测量值(zhí)，我们(men)需要的暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通(tōng)物质(zhì)的5倍。这(zhè)个(gè)数(shù)字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗(àn)物质比(bǐ)例(lì)是一(yī)致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他(tā)的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过(guò)引力(lì)来相互作用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的(de)存在，就相(xiāng)当(dāng)于(yú)找到(dào)了暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了(le)数十种的(de)假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找这(zhè)些不同的(de)目(mù)标粒子所(suǒ)需(xū)要(yào)的实验方(fāng)式(shì)也不相同。在过(guò)去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致(zhì)力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据收(shōu)集，人(rén)们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然后在11台湾swag是什么，swag是什么意思什么梗月降到最低，而(ér)且在20年(nián)当(dāng)中(zhōng)每年都(dōu)是(shì)一样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这(zhè)可能是人(rén)类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一(yī)个(gè)直(zhí)接(jiē)证据(jù)。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)着银河系进行移动，那(nà)么(me)如果暗(àn)物质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越(yuè)着(zhe)暗物(wù)质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系(xì)的(de)方向(xiàng)是一(yī)致的(de)，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的(de)方向正好达(dá)到(dào)完全一致(zhì)，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿越暗物质流(liú)最快(kuài)的时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用来解释(shì)，研(yán)究人员们所观(guān)测到的周期(qī)性台湾swag是什么，swag是什么意思什么梗信号。当(dāng)然也可能(néng)有其他的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也(yě)可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分(fēn)、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合(hé)这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室，这(zhè)里的季(jì)节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为(wèi)暗(àn)物(wù)质所存(cún)在的非常有力(lì)的证(zhèng)据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建(jiàn)成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前(qián)还无法提供相应的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥(ào)秘，对于(yú)探测(cè)的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的(de)科(kē)学(xué)家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生(shēng)，或(huò)者说是生(shēng)命进(jìn)化的(de)一(yī)个重要因素。

如果这一(yī)理论(lùn)得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个(gè)角落的行(xíng)星上，暗(àn)物(wù)质正在通过(guò)这样的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的(de)大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质(zhì)到(dào)底存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持(chí)是我更(gèng)新(xīn)的(de)动力！

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