宇(yǔ)宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什(shén)么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据(jù)，科学家(jiā)们在过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的(de)长(zhǎng)期实验(yàn)，但是(shì)却没(méi)有发现任何的(de)有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然哲(zhé)学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的规律。往后的(de)几百年来，当(dāng)天文学家们发(fā)现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合(hé)万有引力定律的(de)时(shí)候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通(tōng)过(guò)天王(wáng)星运行轨(guǐ)道的(de)异常(cháng)，推算(suàn)并且发(fā)现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得重大天文成就的例(lì)子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的(de)尺度当中，可(kě)当(dāng)我们上升到(dào)星系或者(zhě)是星团的尺度，事情(qíng)就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和(hé)测量(liàng)后(hòu)发星(xīng)系团的质量(liàng)。这是(shì)一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在(zài)一(yī)起(qǐ)。测(cè)量星系团的质量一般(bān)会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的数(shù)据(jù)是测量(liàng)各(gè)个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的(de)计算，是利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团中(zhōng)的各个星系相对(duì)于星系团的(de)运动速度。当测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最诡异的(de)是，在测量速度的过(guò)程中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很(hěn)多星系的速(sù)度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿(dùn)的运动(dòng)学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是(shì)无法将它们束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除(chú)非有一(yī)种神秘的力(lì)量在起(qǐ)作用(yòng)，这(zhè)种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部分(fēn)不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只是当时的(de)人们对这样的一(yī)种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这个词(cí)才(cái)再一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特(tè)福(fú)特(tè)在观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速度就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结果却让人感到不(bù)可(kě)思议。

随着与中心(xīn)距离的增(zēng)加，恒(héng)星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在(zài)星系(xì)当中如果没有足够大的质(zhì)量来(lái)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(zhè)种(zhǒng)现象，科学(xué)家们(men)会使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来(lái)解释暗(àn)物质的(de)存(cún)在，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体在(zài)X轴上(shàng)距离星系(xì)中(zhōng)心的(de)距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如(rú)果出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物质(zhì)的力量(liàng)进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距(jù)离的(de)氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿(dùn)的(de)力学定(dìng)律。我们的(de)太(tài)阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三(sān)悬臂(bì)之(zhī)上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力定律进(jìn)行计算，太(tài)阳(yáng)系(xì)的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么(me)产生以上这种向心(xīn)加速(sù)度(dù)的(de)原因很可能就(jiù)是存(cún)在(zài)着一(yī)种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时(shí)开始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在(zài)星系当中暗物质的质(zhì)量(liàng)占整(zhěng)个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并(bìng)不是唯一可以解释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒(héng)星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速(sù)度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现(xiàn)了一(yī)个反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地(dì)球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是(shì)星系当(dāng)中存(cún)在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进的(de)望远镜(jìng)对其进行了40个小时的(de)详细测量(liàng)之后(hòu)，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星运动是(shì)可以用正(zhèng)常(cháng)的物质和力(lì)学定律来解释的。那么(me)又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何星系存(cún)在。造成这些(xiē)现象的除了(le)暗(àn)物质的假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不(bù)够全面(miàn)，引力(lì)很可能在不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作方式是不(bù)同的，这(zhè)意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着(zhe)它们的(de)轨道，按照我们所理解(jiě)的方(fāng)式(shì)运动。但是上升到星(xīng)系和(hé)星(xīng)团的尺度，引力之间(jiān)的(de)相互作用则(zé)是不同(tóng)的方(fāng)式(shì)。对于在星系团之间的相互作(zuò)用，科(kē)学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光(guāng)年(nián)的(de)规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这意味(wèi)着我们(men)需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让(ràng)很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团所(suǒ)组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的(de)时候，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底(dǐ)是(shì)不是(shì)集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照片中我们(men)可以明显地看到很多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星系(xì)本身并不(bù)是真的被扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观(guān)测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力(lì)透镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体可能(néng)是(shì)超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹星系团(tuán)观(guān)测的时候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域(yù)并不是(shì)在(zài)中(zhōng)间，而(ér)是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的(de)解(jiě)释方法就是当星团发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可(kě)被(bèi)观测到(dào)的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的引力透镜研(yán)究也被(bèi)认为(wèi)是(shì)暗物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下(xià)了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射(shè)。其中红(hóng)色的部分表示(shì)温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分离后的二(èr)值(zhí)图像进行(xíng)连通域提取和(hé)标记之(zhī)后发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗(àn)物质(zhì)的增加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值的幅度(dù)会减(jiǎn)小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大约(yuē)是(shì)普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星系(xì)当中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理(lǐ)论框(kuāng)架，就(jiù)很好地(dì)解释了很多(duō)不同的(de)观测结(jié)果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其(qí)他(tā)的(de)电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什么？科学(xué)家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这些不同(tóng)的目标粒子所需要(yào)的(de)实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的(de)几(jǐ)十年当中，人类为了(le)寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相互(hù)作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实(shí)验，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地下(xià)矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实(shí)验(yàn)室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高(gāo)的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学(xué)家声(shēng)称观测到(dào)了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人(rén)们发(fā)现了一(yī)个(gè)有(yǒu)趣的(de)事情。探(tàn)测(cè)率会(huì)在每(měi)年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年(nián)都是一样(yàng)。一(yī)些科学家(jiā)认为这可(kě)能(néng)是人类(lèi)发现暗(àn)物(wù)质的第一个直(zhí)接证(zhèng)据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河系(xì)进行移(yí)动，那么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这样(yàng)的速度(dù)在(zài)穿越(yuè)着暗物(wù)质流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的(de)方(fāng)向与太阳环(huán)绕(rào)银(yín)河系的(de)方向(xiàng)是一(yī)致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的(de)方向(xiàng)正好(hǎo)达到完(wán)全(quán)一(yī)致，这(zhè)是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的(de)情况中，太阳系(xì)相对银河系(xì)的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可(kě)以用来解释，研究(jiū)人(rén)员(yuán)们(men)所观(guān)测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度(dù)周(zhōu)期(qī)信号的差异也(yě)可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的数量(liàng)也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又(yòu)在冯石原型人物是谁 冯石陆光达原型南半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗物质流(liú)的运(yùn)动特征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在(zài)的(de)非常有力的证据了。但(dàn)是由(yóu)于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还(hái)无法(fǎ)提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台(tái)太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关(guān)键(jiàn)的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子(zi)天(tiān)体物理中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它(tā)们(men)极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一个(gè)重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一(yī)理论得到进一(yī)步的证实(shí)，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么(me)小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们(men)觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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