宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何(hé)会存在(zài)科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在(zài)的证据，科学(xué)家们在过(guò)去的几十年(nián)当中进行(xíng)了超(chāo)过50次(cì)的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，它(tā)揭示了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些(xiē)天体运(yùn)行(xíng)轨道出现异常，不(bù)符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时候，他(tā)们就(jiù)会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文(wén)成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发(fā)星系团的质量(liàng)。这是一个由数千(qiān)个(gè)星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系团，这些星系(xì)被引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量星(xīng)系(xì)团的质(zhì)量一般会(huì)使用到(dào)两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学(xué)的(de)质量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相对(duì)于星(xīng)系团的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的是，在测量(liàng)速度的(de)过程中(zhōng)，兹(zī)威基(jī)发现星(xīng)系(xì)团(tuán)中很多星(xīng)系的(de)速(sù)度比(bǐ)理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们(men)束缚在(zài)星系团内的，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用(yòng)，这种力量来(lái)源(yuán)于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当时的人们(men)对(duì)这样的一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家(jiā)维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒(héng)星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观(guān)测的结果却让人(rén)感到不可思议。

随(suí)着与中心距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速(sù)度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中如果没(méi)有(yǒu)足够大的(de)质量来(lái)吸引它们(men)，这些外(wài)围的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种现象，科学家们(men)会(huì)使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离(lí)星系(xì)中心的距(jù)离(lí)，以及在(zài)Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异(yì)常(cháng)的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星系中(zhōng)心(xīn)更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的(de)太阳系(xì)也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之(zhī)上，距离银河(hé)系中心2.6万光乾坤未定你我皆是黑马，把人比喻黑马是啥意思年，根(gēn)据(jù)万(wàn)有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远(yuǎn)大于(yú)理论(lùn)速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就(jiù)是(shì)存在(zài)着一种我们(men)看不到的物质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效应将星系聚(jù)集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究人(rén)员开始相信(xìn)暗(àn)物质(zhì)的存在。科(kē)学(xué)家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质(zhì)的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物(wù)质(zhì)并不是唯一可以解释(shì)这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的研(yán)究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家还(hái)发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地(dì)球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不(bù)多(duō)，但是(shì)星系(xì)当中存(cún)在的(de)恒(héng)星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的(de)千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系(xì)必(bì)须存在暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望远镜对(duì)其(qí)进(jìn)行了40个小时(shí)的详细测量之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的(de)物质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就是人(rén)类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式(shì)是不同(tóng)的(de)，这意(yì)味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解的方式运动(dòng)。但是(shì)上升到(dào)星系和星团的尺度，引力之间的(de)相互作用(yòng)则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星系团之间(jiān)的相(xiāng)互作用，科学家还引(yǐn)入了(le)外(wài)部(bù)场效应(yīng)的概念，指的(de)是在(zài)数(shù)百万光年的(de)规(guī)模上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在(zài)的物理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙当中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存在(zài)的其他的理论(lùn)证据，这(zhè)些(xiē)理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质量(liàng)都在(zài)星(xīng)系的(de)气(qì)体(tǐ)当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相互作用就(jiù)会导致温度(dù)的急(jí)剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这(zhè)些气体(tǐ)所在(zài)的中间区(qū)域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量(liàng)区(qū)域到(dào)底(dǐ)是不(bù)是集中在中间(jiān)呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地(dì)看(kàn)到很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这些星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦伯(bó)望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球上(shàng)的观测(cè)者之(zhī)间(jiān)。被一个(gè)质量超级巨大的(de)天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量(liàng)的(de)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)是引(yǐn)力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的(de)天体(tǐ)可(kě)能是(shì)超大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发现它的(de)大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是(shì)当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也(yě)被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自(zì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但实(shí)际(jì)上它(tā)们之间的温差只有万分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对前景背景分(fēn)离后(hòu)的二值图像进行连通(tōng)域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图(tú)形(xíng)看起来不应(yīng)该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加(jiā)，一些(xiē)峰值的(de)幅(fú)度会(huì)减小，才(cái)变得看起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微波背景辐射(shè)的测量(liàng)值，我们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系当(dāng)中恒(héng)星运(yùn)动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不(bù)同(tóng)的观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗(àn)物质存在的实(shí)际证据(jù)。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么？科学家(jiā)们(men)已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需(xū)要的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物(wù)质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了一个地(dì)方，意(yì)大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学(xué)家声(shēng)称观测(cè)到了某种信号。经过了20多(duō)年的(de)数据收集，人(rén)们发(fā)现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在(zài)每年的(de)6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每(měi)年都(dōu)是一(yī)样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移(yí)动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这个(gè)过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的(de)方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究(jiū)人(rén)员们所观测到的周期性(xìng)信(xìn)号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种年度周期(qī)信号的(de)差异也可能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数(shù)量也(yě)符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在(zài)南(nán)半球建立了一个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这里的(de)季(jì)节与(yǔ)之(zhī)前的(de)实验(yàn)室正好相反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是一(yī)样的。

因乾坤未定你我皆是黑马，把人比喻黑马是啥意思此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到相同的信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目(mù)前还无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的(de)望(wàng)远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的(de)用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物(wù)质存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的(de)诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会(huì)意味着人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是(shì)要先找到暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更新(xīn)的(de)动力！

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