宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的(de)长期(qī)实(shí)验，但是却没有发现任何的有效证据(jù)。除(chú)了一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲学(xué)数学原理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的几百年来(lái)，当天(tiān)文学(xué)家们发现某些(xiē)天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通(tōng)过天王星(xīng)运行轨道的异常循序渐进是什么意思解释，女生说循序渐进是什么意思，推算并且发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发(fā)现(xiàn)都是(shì)应用万有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文成就的例子(zi)。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威(wēi)基正在研究和测(cè)量后发(fā)星系(xì)团(tuán)的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨(jù)大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质(zhì)量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确(què)定(dìng)其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光(guāng)度学(xué)的(de)质(zhì)量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是(shì)动力学质量(liàng)的计(jì)算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于(yú)星系团(tuán)的运(yùn)动(dòng)速(sù)度(dù)。当测量结(jié)果出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动(dòng)力(lì)学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着(zhe)，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存(cún)在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过(guò)程(chéng)中，兹(zī)威基(jī)发现星系(xì)团中很多(duō)星系的(de)速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质量所产生的(de)引力是(shì)无(wú)法(fǎ)将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作(zuò)用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了(le)这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量(liàng)。只是(shì)当时的人们对这样的(de)一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物(wù)质(zhì)”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他(tā)们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到(dào)不(bù)可思议(yì)。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变。可(kě)是根(gēn)据(jù)牛顿(dùn)的(de)万有(yǒu)引力定律，在星系当(dāng)中如果(guǒ)没有足够大的(de)质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果出现异常的(de)结(jié)果，就认为是由暗物质的力(lì)量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的(de)氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我们(men)的太阳系也(yě)不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第三悬臂之上，距离(lí)银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速(sù)度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远远大于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因(yīn)很(hěn)可能就是存(cún)在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的(de)引力效(xiào)应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人(rén)员(yuán)开始相信(xìn)暗物质的(de)存在(zài)。科(kē)学(xué)家根(gēn)据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当(dāng)中暗物(wù)质的质量占整个星(xīng)系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一(yī)可(kě)以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力(lì)效(xiào)应的(de)遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现速(sù)度上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在(zài)的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系(xì)的千(qiān)分(fēn)之(zhī)一。

所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理论(lùn)上，该星(xīng)系(xì)必须存(cún)在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先进的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜对(duì)其进行(xíng)了(le)40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律来(lái)解释的。那么(me)又有人提出，也许该星系的(de)暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的另一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质(zhì)的假说(shuō)之(zhī)外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人(rén)类对引(yǐn)力(lì)的(de)理解还不够全面(miàn)，引力很可(kě)能在(zài)不同尺度空(kōng)间(jiān)中的工(gōng)作(zuò)方式是不同(tóng)的(de)，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但是上(shàng)升到(dào)星系(xì)和(hé)星团(tuán)的(de)尺度(dù)，引力之(zhī)间(jiān)的(de)相互作用则是不同的方式(shì)。对于(yú)在星(xīng)系团(tuán)之间的(de)相互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的(de)概念，指的是(shì)在数百万光年的规(guī)模(mó)上(shàng)，巨大的质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味(wèi)着我们(men)需要对现在的物理定(dìng)律进行修(xiū)正，这些(xiē)发现也让很多(duō)人认为暗物(wù)质(zhì)假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)还(hái)有(yǒu)关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年(nián)的子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的(de)普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体的(de)相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质(zhì)量将(jiāng)位(wèi)于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证(zhèng)它(tā)的质(zhì)量区域(yù)到底是(shì)不(bù)是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些(xiē)星(xīng)系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥(yáo)远的天体和我们(men)地球上的观(guān)测者之(zhī)间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨(jù)大的(de)天体可能是(shì)超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观(guān)测(cè)的时(shí)候(hòu)，发(fā)现它的大质(zhì)量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方(fāng)法就是当星(xīng)团发生全(quán)部的(de)碰(pèng)撞时，可被(bèi)观(guān)测到(dào)的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通过了这个(gè)区(qū)域，并(bìng)在两边形成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被认为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最古老的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后，可(kě)见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其(qí)中红(hóng)色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的区(qū)域(yù)，蓝色(sè)则(zé)表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际上(shàng)它(tā)们之间的(de)温差(chà)只(zhǐ)有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们(men)通过对前(qián)景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而(ér)随(suí)着暗(àn)物质的(de)增(zēng)加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射(shè)的(de)测(cè)量(liàng)值，我们需要的(de)暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与解释星系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结(jié)果。而暗物质的本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们(men)不参与任(rèn)何其(qí)他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒(lì)子的(de)存在，就相当于(yú)找到了(le)暗物质存在的(de)实际(jì)证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科学家们(men)已经(jīng)提出了(le)数十种的假想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标(biāo)粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过去的(de)几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)，人(rén)类为了(le)寻找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了(le)超过50次(cì)的实验(yàn)，却(què)没有任(rèn)何(hé)实质性的(de)发现，除(chú)了(le)一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶(lì)属于(yú)阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大的(de)地学(xué)实(shí)验室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三(sān)层(céng)楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科(kē)学家声称观测到了(le)某种(zhǒng)信号。经(jīng)过了20多年的(de)数(shù)据收集，人(rén)们发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年(nián)的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河(hé)系(xì)的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地球(qiú)穿越(yuè)暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的(de)倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这个理论(lùn)的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信号。当然也可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的(de)差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意(yì)大利(lì)游客的数量(liàng)也符合这个(gè)周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又在南半球(qiú)建立(lì)了一个(gè)几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实(shí)验室正好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和第一循序渐进是什么意思解释，女生说循序渐进是什么意思(yī)个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如(rú)果在这里可(kě)以得(dé)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(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目(mù)前(qián)还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是(shì)哈勃红外仪(yí)器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜(jìng)其中一个关键的(de)用途就是探索暗物质背后的(de)奥(ào)秘，对于探测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天(tiān)体物(wù)理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的(de)诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进化的一个重要因素。

如(rú)果这一理(lǐ)论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的(de)暗物质会不(bù)会意味着人类并(bìng)不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个(gè)角落(luò)的行星上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗物(wù)质存在的(de)实际(jì)证(zhèng)据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物(wù)质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是(shì)我更新的(de)动力！

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