宇宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无(wú)法解(jiě)释的(de)“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是(shì)什么(me)？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质存在的证(zhèng)据，科学(xué)家们在过去的(de)几十年当中进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的长期实验(yàn)，但是却没有(yǒu)发现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家们发(fā)现(xiàn)某(mǒu)些(xiē)天体运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道的异常，推算(suàn)并且发(fā)现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得(dé)重(zhòng)大天文成就的(de)例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨(cí)兹威基(jī)正在研究和测量后发(fā)星系团(tuán)的质量。这是一个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结(jié)果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星系团(tuán)中的各(gè)个(gè)星系相对于(yú)星系团的(de)运动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意(yì)味(wèi)着，后发座星(xīng)系团(tuán)有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无(wú)法(fǎ)看(kàn)到。最诡异(yì)的是(shì)，在(zài)测(cè)量速度的过程中，兹(zī)威基发现星(xīng)系团中很多(duō)星系的速度比理论上要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星系(xì)的质(zhì)量所产生的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的力(lì)量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了(le)这样部分(fēn)不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散(sàn)光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的(de)质量。只是当时的人们对(duì)这(zhè)样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的(de)运行(xíng)速(sù)度就(jiù)会(huì)越慢(màn)。但是他们观(guān)测的(de)结果却让人感到不可思(sī)议。

随着(zhe)与(yǔ)中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定律，在(zài)星系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是(shì)测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出(chū)现(xiàn)异常的(de)结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测量了距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速度并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于(yú)银河(hé)系的(de)第三悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是(shì)存在(zài)着(zhe)一种我们看不(bù)到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在(zài)了一起。

也是从(cóng)这时开始，越(yuè)来越多(duō)的研究人员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存在(zài)。科学家根(gēn)据(jù)星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道(dào)的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的(de)质量占整个(gè)星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是唯一可(kě)以解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会(huì)出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的星(xīng)系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就(jiù)会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测(cè)量之后，发(fā)现星系(xì)中的恒(héng)星运动是可(kě)以用正常的物质(zhì)和力学(xué)定律来(lái)解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的(de)另(lìng)一个大(dà)星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的附近没(méi)有任(rèn)何星系(xì)存在。造成这些(xiē)现象的除(chú)了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能(néng)就是人类对引(yǐn)力的理解还不(bù)够全(quán)面，引力很可能在(zài)不(bù)同(tóng)尺度空间(jiān)中的(de)工作方(fāng)式是(shì)不同的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系(xì)尺(chǐ)度中(zhōng)的(de)天体会沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部(bù)场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生(shēng)对(duì)彼此(cǐ)特殊(shū)的(de)效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需(xū)要对现(xiàn)在(zài)的物(wù)理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些(xiē)发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还(hái)有关于暗(àn)物质存在的其他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没(méi)法(fǎ)解(jiě)释的(de)“引力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它(tā)们大部分(fēn)的(de)普通质量(liàng)都在星系的气体当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大(dà)部(bù)分的(de)质量将位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是(shì)集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩的(de)高清照(zhào)片，在(zài)照片中我们可以(yǐ)明显地看到(dào)很多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些星(xīng)系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个(gè)质量超(chāo)级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大(dà)质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引力透镜效应。这个(gè)巨大的(de)天体可能是超(chāo)大质(zhì)量(liàng)的黑洞(dòng)或(huò)者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子(zi)弹星系团观测(cè)的时候(hòu)，发(fā)现它的大质量区域并不(bù)是(shì)在(zài)中间，而(ér)是(shì)在(zài)两侧。所以最好的(de)解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了(le)这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越(yuè)在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和标(biāo)记之后发(fā)现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波(bō)背(bèi)景辐射(shè)的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需要的(de)暗物(wù)质比(bǐ)例是(shì)一致(zhì)的。这就(jiù)意味着(zhe)。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了很多不同的(de)观(guān)测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他的(de)电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种粒子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到(dào)底是什么？科学(xué)家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻找这些不(bù)同(tóng)的目标粒子(zi)所(suǒ)需(xū)要(yào)的实验方(fān雪燕只泡了三四个小时可以煮吗，泡发好的雪燕一般煮多长时间g)式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这(zhè)些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与常规物质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用的(de)“暗(àn)物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进行(xíng)了(le)超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家声称(chēng)观(guān)测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人(rén)们发(fā)现了一个有趣的事(shì)情。探测(cè)率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而(ér)且在20年当中每(měi)年(nián)都是一样。一(yī)些(xiē)科学(xué)家(jiā)认为这可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的第一(yī)个(gè)直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会(huì)产生周期性(xìng)的(de)年度(dù)信号呢(ne)？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕着银河(hé)系进行(xíng)移动，那么如果暗物(wù)质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银(yín)河系的方向是一(yī)致的(de)，而(ér)另外(wài)半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗(àn)物(wù)质流最快的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银(yín)河系的平面呈现了(le)60度的倾斜(xié)，但是这并不影响(xiǎng)这个(gè)理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可以用来(lái)解释，研究人员们所观(guān)测到的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号的差异也可能(néng)是(shì)温度(dù)、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球(qiú)建立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里的(de)季节(jié)与之前的实(shí)验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可(kě)以得(dé)到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常(cháng)有力的证据了(le)。但(dàn)是由于这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还(hái)无法提供相应的(de)数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供(gōng)的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的(de)用途就是(shì)探索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结果，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待(dài)了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天(tiān)体物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发现(xiàn)，如果暗(àn)物质存在(zài)，它们极(jí)有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当(dāng)中生命的(de)诞生(shēng)，或(huò)者说是生命进化的一(yī)个重要(yào)因素(sù)。

如果这一理论雪燕只泡了三四个小时可以煮吗，泡发好的雪燕一般煮多长时间(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意(yì)味着(zhe)人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落(luò)的行星(xīng)上，暗(àn)物质(zhì)正在通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生命(mìng)。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是我更新的动力！

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