宇宙是“人(rén)为制造”的？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(wèi)了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家(jiā)们(men)在过去的(de)几十年当中进行了超黄姓的来源和历史名人和现状，陆终到底是不是黄姓祖先过50次的长期实验，但(dàn)是却没(méi)有发(fā)现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了(le)一个地(dì)方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了万有引力定律，它揭(jiē)示(shì)了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学(xué)家(jiā)们(men)发(fā)现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符(fú)合万有引(yǐn)力定律的时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通(t黄姓的来源和历史名人和现状，陆终到底是不是黄姓祖先ōng)过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现了海王星(xīng)的(de)存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或(huò)者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研(yán)究(jiū)和测量后(hòu)发星系团的(de)质量。这(zhè)是(shì)一个由数千(qiān黄姓的来源和历史名人和现状，陆终到底是不是黄姓祖先)个星系(xì)所组成(chéng)的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束缚(fù)在一起。测量(liàng)星系团的质量(liàng)一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结(jié)果(guǒ)一致，就(jiù)可以确(què)定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要的(de)数(shù)据是测量(liàng)各个星系的光度(dù)。

第二种是动力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测量星系团中的(de)各个星(xīng)系相对于(yú)星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵(měng)了，“动(dòng)力学质量(liàng)”竟(jìng)然是(shì)“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光(guāng)的形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星(xīng)系团中很(hěn)多星系(xì)的速度比理论上要快得(dé)多，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星(xīng)系的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力(lì)是(shì)无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了(le)，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的(de)物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提(tí)出(chū)了这(zhè)样部(bù)分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散(sàn)光(guāng)、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们(men)却(què)占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当(dāng)时的人们(men)对这样的(de)一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学(xué)家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到不(bù)可(kě)思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系当(dāng)中如果(guǒ)没有足够大的(de)质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当(dāng)中了(le)。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学家们会使(shǐ)用(yòng)一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是(shì)测量星(xīng)系当中气(qì)体(tǐ)在(zài)X轴上距(jù)离星系(xì)中心的距(jù)离(lí)，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认为是由暗(àn)物(wù)质(zhì)的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过(guò)射(shè)电(diàn)望(wàng)远镜测量了距离(lí)星系中心更(gèng)远距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的(de)太(tài)阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河(hé)系(xì)的(de)第(dì)三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行(xíng)速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕(rào)银河(hé)系(xì)旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速(sù)度的原因(yīn)很可能(néng)就(jiù)是存在(zài)着(zhe)一种我们看不到的(de)物(wù)质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚(jù)集在(zài)了(le)一起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来越多(duō)的研究(jiū)人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学(xué)家根据(jù)星系外(wài)恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒星之间，也(yě)会(huì)出现速度上的(de)微(wēi)小差异。另外(wài)，天文(wén)学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不(bù)多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科(kē)学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的物质和力(lì)学定律来(lái)解(jiě)释的(de)。那么(me)又有人(rén)提出(chū)，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质(zhì)，已经被(bèi)附近的另一个(gè)大(dà)星(xīng)系剥离(lí)了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何(hé)星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的(de)假说(shuō)之外，另一(yī)种可(kě)能就是(shì)人类(lèi)对(duì)引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道(dào)，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式(shì)运动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引力之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用(yòng)则(zé)是不(bù)同的方式。对于在(zài)星系团之间的(de)相互作用，科学家还(hái)引入了(le)外部场效应的概(gài)念，指的(de)是在(zài)数百万(wàn)光年的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产生(shēng)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(yì)味着我们需要对(duì)现在(zài)的物理(lǐ)定(dìng)律进(jìn)行修(xiū)正(zhèng)，这(zhè)些发现也让(ràng)很(hěn)多(duō)人认为暗物(wù)质假说理论(lùn)就此终结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据是(shì)蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的(de)星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部(bù)分的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)就会(huì)导(dǎo)致温度的急(jí)剧(jù)升高(gāo)，速(sù)度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所(suǒ)有这(zhè)些气体所在(zài)的(de)中间(jiān)区域。那么(me)我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的(de)质量区域(yù)到(dào)底是不(bù)是集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中我们可以(yǐ)明显地看到(dào)很(hěn)多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极(jí)遥远的(de)天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的东西的(de)引力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星(xīng)系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天(tiān)体可能(néng)是超(chāo)大质(zhì)量的黑(hēi)洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它的大(dà)质(zhì)量区域并不(bù)是在(zài)中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所以最(zuì)好的(de)解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质(zhì)量气(qì)体(tǐ)被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了(le)这个区(qū)域，并(bìng)在两(liǎng)边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系(xì)团的(de)引力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为(wèi)止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最(zuì)古老的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇宙当中(zhōng)了(le)。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了各相同(tóng)性的(de)微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度(dù)较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实际上它(tā)们之间的(de)温差只有万(wàn)分(fēn)之(zhī)一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通(tōng)域提取和标记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形(xíng)看起来不(bù)应(yīng)该(gāi)是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起(qǐ)来(lái)“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系(xì)当中恒(héng)星(xīng)运动所需要的(de)暗物质比例是一致的。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一个简单的理论(lùn)框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很好(hǎo)地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型(xíng)的(de)粒(lì)子，它们不参与任何其(qí)他的(de)电(diàn)磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如(rú)果能够找到(dào)这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子(zi)到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而(ér)要(yào)寻找这些(xiē)不同的目标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过去(qù)的(de)几十年当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不(bù)见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与常(cháng)规(guī)物质相(xiāng)互(hù)作用(yòng)的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地(dì)球(qiú)上(shàng)最大的地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且(qiě)在20年当中每年都是(shì)一(yī)样(yàng)。一些科学家认为这可(kě)能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会产生周期性(xìng)的年(nián)度信(xìn)号(hào)呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那么(me)如果暗(àn)物(wù)质存(cún)在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速(sù)度(dù)在穿越(yuè)着暗物质流(liú)，这(zhè)个(gè)过程中会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有(yǒu)半年的(de)时间，地球围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候(hòu)，地(dì)球与太阳的(de)方(fāng)向正好达到完全(quán)一致，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系(xì)相对银河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜(xié)，但是(shì)这并(bìng)不影响这个(gè)理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认(rèn)为(wèi)这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员们(men)所(suǒ)观(guān)测到的周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号(hào)的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这(zhè)里(lǐ)的季(jì)节与之前的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质(zhì)流(liú)的运动特征和(hé)第一个实验室(shì)是一样的(de)。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在(zài)的非常有力的(de)证(zhèng)据了。但是(shì)由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还(hái)无法(fǎ)提供(gōng)相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的(de)视野是(shì)哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是(shì)探(tàn)索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们(men)极有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命进(jìn)化(huà)的一(yī)个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一(yī)步(bù)的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会(huì)意味(wèi)着人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这(zhè)样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存(cún)在的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你(nǐ)们(men)觉得暗物(wù)质(zhì)到底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更新(xīn)的动力！

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