宇宙是“人为制造”的(de)？为何(hé)会存在科(kē)学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了(le)寻找暗(àn)物(wù)质存在(zài)的(de)证据，科学家们在过去的几十年当中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一(yī)书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天(tiān)体(tǐ)运动(dòng)的(de)规律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来(lái)，当天(tiān)文学(xué)家们(men)发现(xiàn)某些天体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天(tiān)王星运行(xíng)轨道的(de)异(yì)常，推算并且发现了海王星(xīng)的存(cún)在。另(lìng)外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现(xiàn)都(dōu)是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律所(suǒ)取得重大天(tiān)文成就的例子(zi)。但是(shì)这些发(fā)现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开(kāi)始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力(lì)束缚在(zài)一(yī)起。测量星系团(tuán)的质量一般会(huì)使用到两种方法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光(guāng)度学(xué)的质量(liàng)"，需(xū)要的数据是测量各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是动力学(xué)质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系(xì)相对(duì)于星系团的运动(dòng)速(sù)度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见光的(de)形式所存(cún)在(zài)，我们(men)无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量(liàng)速(sù)度的(de)过程中，兹(zī)威(wēi)基(jī)发(fā)现(xiàn)星系团中很多星系(xì)的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的(de)运动学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星(xīng)系的(de)质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法将(jiāng)它(tā)们(men)束缚在星系团内的，它(tā)们(men)早(zǎo)就应该被(bèi)抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的(de)物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部(bù)分不可见的(de)暗质，它(tā)不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一(yī)次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的浴资都包括什么 浴资是门票吗增加(jiā)，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如果(guǒ)没有足够(gòu)大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对(duì)标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系(xì)当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的(de)距(jù)离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量(liàng)进入其(qí)中。

于是(shì)科(kē)学家们(men)通过射(shè)电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了(le)距离星(xīng)系中心(xīn)更远距(jù)离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符(fú)合牛(niú)顿(dùn)的(de)力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河系的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律进行计(jì)算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么(me)产生以上(shàng)这种向(xiàng)心加速(sù)度的原因(yīn)很可能(néng)就(jiù)是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗物质的(de)引力效应将(jiāng)星(xīng)系(xì)聚(jù)集在了一(yī)起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越(yuè)多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据(jù)星系外恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗(àn)物(wù)质的质量占(zhàn)整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的(de)微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星(xīng)系当中存在(zài)的恒星(xīng)数量却只有银河系的千(qiān)分之(zhī)一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分(fēn)崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进(jìn)的(de)望远镜对其进(jìn)行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质和(hé)力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星(xīng)系(xì)的(de)暗物质(zhì)，已经被(bèi)附(fù)近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它的附近没(méi)有任何(hé)星(xīng)系(xì)存在。造成这些现象的除(chú)了暗物(wù)质的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不(bù)同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工作(zuò)方(fāng)式是不(bù)同的(de)，这意味(wèi)着在(zài)行星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用则是(shì)不同的方式。对于在(zài)星系团之间的(de)相互作(zuò)用，科(kē)学(xué)家还引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是在(zài)数百(bǎi)万(wàn)光年的规模上，巨大的(de)质(zhì)量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让(ràng)很(hěn)多(duō)人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物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(de)“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成(chéng)，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它(tā)们(men)大(dà)部分的(de)普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度(dù)的急(jí)剧(jù)升高，速(sù)度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星系(xì)团大(dà)部分的质(zhì)量将位于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们通过什么(me)来验证它的质量区(qū)域到(dào)底是(shì)不是(shì)集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了(le)巨大(dà)的形变。其实这些星系(xì)本(běn)身并(bìng)不(bù)是(shì)真的(de)被扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什么问题(tí)，而(ér)是(shì)这(zhè)样极遥远的天体和我们(men)地球上的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量(liàng)的东西的(de)引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星系(xì)的光(guāng)都发(fā)生了(le)扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就(jiù)是引力(lì)透镜效(xiào)应。这个巨(jù)大(dà)的天(tiān)体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星系团观测的时候，发(fā)现它的(de)大质量区(qū)域并不是(shì)在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星(xīng)团(tuán)发生(shēng)全部的(de)碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到(dào)的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物(wù)质(zhì)则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并(bìng)在(zài)两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的(de)迄(qì)今(jīn)为止(zhǐ)最(zuì)好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过(guò)了130多(duō)亿年之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留下(xià)了各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分(fēn)表示(shì)温度较高的区(qū)域，蓝(lán)色则(zé)表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但实际上它们(men)之间的温差(chà)只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景背景分(fēn)离后的二(èr)值(zhí)图像(xiàng)进(jìn)行连通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随(suí)着暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰值的(de)幅度会减小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐(fú)射的测量值(zhí)，我们(men)需要的(de)暗物(wù)质大约(yuē)是(shì)普通物质的(de)5倍。这个数(shù)字与解释星系当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解(jiě)释(shì)了(le)很多(duō)不同的观测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就是(shì)宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这(zhè)种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质(zhì)存在(zài)的(de)实际(jì)证据。这种粒子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家(jiā)们已经提出了(le)数十(shí)种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这(zhè)些不(bù)同的目(mù)标粒(lì)子(zi)所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在(zài)过去的(de)几十年当中(zhōng)，人类为了(le)寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的(de)“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地(dì)下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的地(dì)学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致(zhì)力于寻找暗(àn)物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学(xué)家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的数(shù)据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这可(kě)能是(shì)人类(lèi)发现暗物质(zhì)的(de)第一个直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银河(hé)系进行(xíng)移(yí)动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以(yǐ)这样的速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕(rào)太(tài)阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以(yǐ)有(yǒu)半(bàn)年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳(yáng)环(huán)绕银(yín)河系的方(fāng)向是一致的(de)，而(ér)另外(wài)半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达(dá)到完全一(yī)致，这是理论上(shàng)地(dì)球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达(dá)到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个(gè)理论的有效(xiào)性。

因此科(kē)学家认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的周(zhōu)期(qī)性信(xìn)号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可能是(shì)温度(dù)、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量(liàng)也符浴资都包括什么 浴资是门票吗(fú)合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这(zhè)里的季节(jié)与之前(qián)的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流浴资都包括什么 浴资是门票吗的运动特征(zhēng)和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到(dào)相同的信号，就可(kě)以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建成(chéng)不(bù)久，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它(tā)的(de)主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同(tóng)，但(dàn)它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是(shì)探索暗(àn)物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它(tā)们极有可能(néng)拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生(shēng)命(mìng)进化的一个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进一步(bù)的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗(àn)物质会(huì)不会意味着人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落(luò)的(de)行星(xīng)上，暗(àn)物质正在通(tōng)过这(zhè)样(yàng)的(de)效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质(zhì)存在的(de)实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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