宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在(zài)的(de)证据，科学家们(men)在过去(qù)的几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却没有发现任何(hé)的有(yǒu)效证(zhèng)据。除(chú)了(le)一(yī)个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了(le)万(wàn)有引力定律(lǜ)，它(tā)揭(jiē)示(shì)了宇宙中天(tiān)体病娇是什么意思，病娇是什么意思呀网络用语运动的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学家们(men)发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知的天(tiān)体通过引力(lì)在摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万(wàn)有引力定律所取得重(zhòng)大天(tiān)文(wén)成就的(de)例子。但(dàn)是这些发现都是病娇是什么意思，病娇是什么意思呀网络用语在(zài)恒星(xīng)系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基(jī)正在研(yán)究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被引力束(shù)缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其(qí)"光度(dù)学(xué)的质量"，需要的数(shù)据是(shì)测量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是(shì)利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团中的各(gè)个星系相对于星(xīng)系(xì)团的运动(dòng)速(sù)度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系(xì)团(tuán)有99%的(de)质量(liàng)消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测量速度的(de)过程中，兹(zī)威基(jī)发现(xiàn)星系团中很多星(xīng)系的速度比理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产生(shēng)的(de)引力是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力(lì)量来源于(yú)某(mǒu)种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不(bù)可见(jiàn)的暗(àn)质(zhì)，它(tā)不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的(de)质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不(bù)可思议(yì)。

随着与中心距离的(de)增加，恒星(xīng)的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律，在星系当中如(rú)果(guǒ)没有足够大的质量(liàng)来吸(xī)引它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种相对标准的(de)方法来(lái)解释(shì)暗物质的存(cún)在，这种方法就是测(cè)量星系(xì)当中气(qì)体在(zài)X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力(lì)量进(jìn)入其中。

于是(shì)科(kē)学家们通过射(shè)电(diàn)望远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我们的太阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引(yǐn)力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速(sù)度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河(hé)系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度，那么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加速度的原(yuán)因很(hěn)可能就(jiù)是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开始，越来越多(duō)的研究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物质的存在。科学(xué)家根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在星系(xì)当中暗(àn)物质的质(zhì)量(liàng)占整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可(kě)以解释这个(gè)现象的原(yuán)因。在一(yī)项新的研究(jiū)当(dāng)中(zhōng)，科学家们(men)发(fā)现，几乎没有引力(lì)效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差(chà)异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大(dà)小和银河系不多，但是(shì)星系当(dāng)中存(cún)在的恒星数量(liàng)却(què)只有银(yín)河(hé)系(xì)的千分之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其(qí)进行了(le)40个小时的(de)详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释(shì)的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的(de)假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引力(lì)的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的(de)天体会沿(yán)着(zhe)它们的(de)轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力(lì)之间的(de)相互作(zuò)用则是不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了(le)外(wài)部场效应的(de)概念，指的(de)是(shì)在数百万(wàn)光(guāng)年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要对(duì)现在的(de)物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人(rén)认(rèn)为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系(xì)团(tuán)所组成，类似这样的(de)星团(tuán)，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气(qì)体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部分的质(zhì)量将位于所有这些气体(tǐ)所在的(de)中间区(qū)域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不(bù)是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我们可以明(míng)显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而(ér)是这(zhè)样极遥(yáo)远(yuǎn)的(de)天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的(de)光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是(shì)引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超大(dà)质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的大(dà)质量区域(yù)并(bìng)不是在中间，而(ér)是在(zài)两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发生全(quán)部的(de)碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并(bìng)在两边形(xíng)成了引力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引(yǐn)力透镜研(yán)究也(yě)被认为(wèi)是(shì)暗(àn)物质存在(zài)的迄今(jīn)为止最(zuì)好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老(lǎo)的(de)光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的(de)部(bù)分表示(shì)温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一。

科(kē)学家们(men)通过对前景背景分(fēn)离后的二值图(tú)像进行连通域提取和标(biāo)记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的(de)，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们(men)需要的暗物质(zhì)大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致(zhì)的(de)。这就意(yì)味(wèi)着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架(jià)，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质就是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了(le)数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子(zi)所需要的(de)实验方(fāng)式也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上(shàng)最大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有(yǒu)一个三层(céng)楼高的(de)探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在(zài)20年当中每年都(dōu)是(shì)一样(yàng)。一些科(kē)学家认为这可能(néng)是人(rén)类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行(xíng)移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这(zhè)意味(wèi)着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在(zài)11月份，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为(wèi)这(zhè)可(kě)以用来解释，研究人员们(men)所观测到(dào)的周期性(xìng)信号(hào)。当(dāng)然也可(kě)能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异(yì)也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南(nán)半球建立了(le)一个几(jǐ)乎相同(tóng)的(de)实验(yàn)室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动(dòng)特(tè)征和第(dì)一个实(shí)验室是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里可以得(dé)到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据了(le)。但是(shì)由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前(qián)还无(wú)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，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它(tā)的宽(kuān)视场仪器提供的(de)视(shì)野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其(qí)中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体物(wù)理(lǐ)中心(xīn)的(de)科学(xué)家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生(shēng)，或者说(shuō)是生命进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论得(dé)到(dào)进一步的证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会(huì)不会意(yì)味着(zhe)人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落的行星上(shàng)，暗(àn)物(wù)质(zhì)正在(zài)通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提(tí)是要先找到暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是我更新的动力！

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