宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无(wú)法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存(cún)在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了(le)超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学(xué)原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动的规律。往后(hòu)的(de)几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符合(hé)万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的天体通过引力在(zài)摄动(dòng)它的轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文(wén)成(chéng)就(jiù)的例(lì)子。但是(shì)这些发(fā)现都是(shì)在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星(xīng)团的(de)尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威(wēi)基正在研(yán)究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系(xì)所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系(xì)被(bèi)引(yǐn)力(lì)束缚在一(yī)起。测量星系(xì)团(tuán)的质量一(yī)般(bān)会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)，当两种方法结果一(yī)致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量双刃剑比喻什么意思，双刃剑比喻什么生肖的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要的数(shù)据是(shì)测量(liàng)各个(gè)星系的(de)光度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移测量星系团中的各(gè)个星(xīng)系相对于星系(xì)团的(de)运动(dòng)速度。当测量结(jié)果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星系团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹(zī)威基(jī)发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照牛(niú)顿的运(yùn)动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产(chǎn)生的引力是无法将(jiāng)它们束(shù)缚(fù)在星系团内的，它们早就(ji双刃剑比喻什么意思，双刃剑比喻什么生肖ù)应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量(liàng)在(zài)起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但是它们却(què)占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部分的(de)质(zhì)量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观测(cè)的(de)结果却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持(chí)不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这些外(wài)围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家(jiā)们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物质的(de)存在，这种方法就是测(cè)量星系当中(zhōng)气(qì)体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的(de)旋转速(sù)度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬(xuán)臂(bì)之(zhī)上(shàng)，距(jù)离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万(wàn)有引力定律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系(xì)的运行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论(lùn)速度，那么(me)产生以上这种向心(xīn)加(jiā)速度(dù)的原因很(hěn)可能(néng)就(jiù)是存在(zài)着一种我们看不到(dào)的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的(de)引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越(yuè)多的(de)研究人(rén)员开始相信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学家(jiā)根据星系外(wài)恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外(wài)，天(tiān)文(wén)学家(jiā)还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系(xì)的(de)千分之一(yī)。

所以在(zài)理论上，该星系(xì)必(bì)须存在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩(bēng)离析(xī)。但是(shì)科学家(jiā)们使用最(zuì)先进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测(cè)量之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是可(kě)以用(yòng)正(zhèng)常的物质(zhì)和力学定(dìng)律来解释的(de)。那么又(yòu)有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的(de)另一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近没有任(rèn)何(hé)星(xīng)系存在。造成这些现(xiàn)象的除了(le)暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是人类对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方式是不同的(de)，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运动。但是上(shàng)升到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则(zé)是不同的方式(shì)。对于在星系(xì)团之间(jiān)的相互作(zuò)用，科学家还引(yǐn)入了(le)外部场效应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规(guī)模上，巨大(dà)的(de)质(zhì)量之间会(huì)产生对彼此特殊的(de)效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让(ràng)很多人(rén)认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物(wù)质存在(zài)的其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法(fǎ)解(jiě)释的(de)“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系(xì)的(de)气体当(dāng)中(zhōng)。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作(zuò)用(yòng)就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所(suǒ)在(zài)的中间区域。那(nà)么我(wǒ)们(men)通过什么(me)来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我(wǒ)们可以明显地(dì)看(kàn)到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大的形(xíng)变。其(qí)实这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和(hé)我们地(dì)球上的观测者之间。被(bèi)一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效应。这个巨(jù)大(dà)的(de)天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是(shì)暗(àn)物质。

所以当人们(men)对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是(shì)在(zài)中(zhōng)间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是(shì)当星团发生全(quán)部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物(wù)质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被(bèi)认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终于(yú)可(kě)以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间(jiān)背景上留(liú)下(xià)了(le)各相同性的(de)微波辐射(shè)。其中红色的部分表示(shì)温度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的(de)区(qū)域，但实(shí)际上它们之间的温(wēn)差只有(yǒu)万分之一。

科学(xué)家们通(tōng)过(guò)对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不(bù)应该是这(zhè)样的，而随(suí)着(zhe)暗物(wù)质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值的(de)幅(fú)度会减小，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是(shì)一致的(de)。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论(lùn)框(kuāng)架，就(jiù)很好(hǎo)地解释(shì)了(le)很(hěn)多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的(de)粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的(de)电磁作用，只通(tōng)过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果能(néng)够找到(dào)这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)的存(cún)在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么(me)？科学家们已(yǐ)经(jīng)提出(chū)了数十种(zhǒng)的(de)假想目(mù)标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的(de)目(mù)标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家(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，除了一个地方，意(yì)大(dà)利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学(xué)实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的(de)探测器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探(tàn)测率(lǜ)会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且在20年(nián)当(dāng)中每(měi)年都是一样(yàng)。一些科(kē)学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的第一(yī)个(gè)直(zhí)接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期性(xìng)的(de)年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公(gōng)里/秒的(de)速度(dù)围绕着银河系(xì)进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们(men)也(yě)在以这样的(de)速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环(huán)绕银(yín)河(hé)系的方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半(bàn)年则与之相反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候(hòu)，地(dì)球与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了(le)最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的(de)情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并不影响(xiǎng)这(zhè)个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这可以用来解释，研究人员们(men)所(suǒ)观测到的(de)周(zhōu)期性(xìng)信号。当(dāng)然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周期(qī)信(xìn)号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符(fú)合这个(gè)周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学家们(men)又在南(nán)半(bàn)球建立了(le)一个几乎相同(tóng)的实(shí)验室(shì)，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反(fǎn)，而(ér)在(zài)这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和(hé)第(dì)一(yī)个实(shí)验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的(de)证(zhèng)据(jù)了(le)。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不(bù)久，所以截至目前(qián)还无法提供(gōng)相(xiāng)应的数(shù)据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一(yī)台新的(de)望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽视场仪器提(tí)供的视野(yě)是哈勃红外(wài)仪器的(de)100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜其(qí)中一(yī)个关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持(chí)宇宙当(dāng)中生命(mìng)的(de)诞生(shēng)，或者说是生命进化的(de)一个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过(guò)这(zhè)样(yàng)的效应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的大前(qián)提是(shì)要(yào)先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗(àn)物(wù)质到底存不(bù)存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力(lì)！

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