宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为何会存在科(kē)学无(wú)法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据，科(kē)学家(jiā)们在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但(dàn)是却没有发(fā)现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲(zhé)学数(shù)学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表(biǎo)了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现(xiàn)某些天体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知(zhī)的天(tiān)体(tǐ)通过引力在(zài)摄动它的(de)轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥(ào)本勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨道的(de)异常，推算并且发现了海王星的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万有引力定律所取得重大天文成就的例子(zi)。但是这些发(fā)现都(dōu)是在恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可当我们(men)上升到星系(xì)或(huò)者是星团的尺度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和测量(liàng)后发(fā)星系团的质量。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(shù)缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到(dào)两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可以确(què)定其质(zhì)量的范围。

第(dì)一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量各个星系(xì)的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对(duì)于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度(dù)学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见(jiàn)光(guāng)的形式所存在(zài)，我们无(wú)法看到(dào)。最诡(guǐ)异的(de)是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系(xì)的速(sù)度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的(de)质量(liàng)所产(chǎn)生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了，除非有一(yī)种神秘(mì)的力(lì)量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了(le)这样部分不可见的暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时(shí)的人们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在(zài)观测仙(xiān)女座星(xīng)系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论(lùn)上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的(de)运行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可(kě)思(sī)议。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的增加，恒(héng)星的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度几中国哪里的莲子最好吃乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的(de)万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足够(gòu)大(dà)的质(zhì)量来吸(xī)引它(tā)们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释暗物质(zhì)的(de)存在，这种方法就是测(cè)量星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)气体(tǐ)在X轴(zhóu)上(shàng)距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如(rú)果(guǒ)出现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是(shì)科(kē)学家(jiā)们通过(guò)射(shè)电望远镜测(cè)量(liàng)了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们(men)的(de)旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的太(tài)阳系也不例外(wài)，太(tài)阳系位于银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银(yín)河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速(sù)度(dù)远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种(zhǒng)向心(xīn)加(jiā)速度的原因(yīn)很(hěn)可能就是存在(zài)着(zhe)一种我们看不到(dào)的(de)物(wù)质(zhì)，是(shì)这些暗(àn)物质的引力(lì)效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研(yán)究人员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存(cún)在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科(kē)学家们发现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河系(xì)不多(duō)，但是星系当中存在的(de)恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河系(xì)的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进行了40个小时(shí)的详细(xì)测量(liàng)之后(hòu)，发(fā)现星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)是(shì)可(kě)以用(yòng)正常的物(wù)质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人提出，也(yě)许该星(xīng)系(xì)的(de)暗物(wù)质，已经被(bèi)附(fù)近的另一(yī)个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在(zài)。造成这(zhè)些现象的(de)除了暗物质的(de)假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对(duì)引力的理(lǐ)解还不够(gòu)全面，引力很可能在(zài)不同尺度(dù)空间中的(de)工作(zuò)方(fāng)式是不同的(de)，这意(yì)味着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们(men)所理解的方(fāng)式运动。但是上(shàng)升到星系(xì)和星团(tuán)的尺度，引力之间的(de)相(xiāng)互(hù)作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了(le)外部场效(xiào)应的(de)概念，指的是在数(shù)百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大(dà)的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要(yào)对现在的物(wù)理定律进行(xíng)修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让(ràng)很多人(rén)认(rèn)为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法解释(shì)的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组成(chéng)，类似这样(yàng)的(de)星(xīng)团，它们(men)大部(bù)分的普通(tōng)质量(liàng)都在星系的气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的(de)相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部(bù)分的质(zhì)量将位于所有这些气体所在的(de)中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底(dǐ)是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中第一(yī)张全彩(cǎi)的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很多星(xīng)系(xì)似(shì)乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这(zhè)些星系(xì)本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么(me)问(wèn)题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质(zhì)量(liàng)的东(dōng)西(xī)的引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全(quán)部的碰(pèng)撞时(shí)，可(kě)被观测到的(de)质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间(jiān)，暗物质则直接通过了(le)这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了(le)引力透镜。对子弹星系(xì)团的(de)引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)研究也(yě)被认为是(shì)暗物质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了各相同性的(de)微波辐(fú)射。其(qí)中红色(sè)的部(bù)分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的区域(yù)，但实际上它们之间(jiān)的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对(duì)前景背景分离后的(de)二值图(tú)像(xiàng)进(jìn)行连通域提(tí)取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图(tú)形看起(qǐ)来不(bù)应该是这样(yàng)的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释(shì)星系当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需要(yào)的暗物质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了(le)一个简单的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很(hěn)多不(bù)同的(de)观测结果。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就是宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种类(lèi)型的(de)粒子，它(tā)们不参与任何其他的(de)电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于(yú)找到(dào)了暗物(wù)质存(cún)在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需要(yào)的实验方式(shì)也不(bù)相同。在过去(qù)的几十年当中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了超过(guò)50次的实验，却(què)没(méi)有任(rèn)何实(shí)质(zhì)性的(de)发(fā)现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，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(shàng)最(zuì)大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼高的探测器(qì)，一(yī)直致力(lì)于(yú)寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科学(xué)家声称观(guān)测到了(le)某种信号(hào)。经过了20多年的(de)数据收集，人们(men)发现(xiàn)了(le)一个有趣的(de)事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类发现暗物质的(de)第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质(zhì)会(huì)产生周期性的(de)年度信号(hào)呢？刚(gāng)才(cái)我(wǒ)们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质(zhì)存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也(yě)在以这样的(de)速度在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)进行旋转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向与太(tài)阳环(huán)绕(rào)银河系的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外(wài)半年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时(shí)候，地球(qiú)与太阳的(de)方向正好达到完全(quán)一致，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿越暗物质流(liú)最快(kuài)的时段(duàn)。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研究人员(yuán)们所观测到的(de)周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也(yě)可(kě)能有其他的情(qíng)况，造(zào)成(chéng)这种年(nián)度周期信号的差(chà)异也可(kě)能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水分、高山(shān)上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这个周(zhōu)期(qī)的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流的运(yùn)动特(tè)征和第一(yī)个实(shí)验室(shì)是一样(yàng)的(de)。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到(dào)相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗(àn)物质(zhì)所存在的非常(cháng)有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至(zhì)目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的数据支(zhī)持(chí)。另(lìng)外(中国哪里的莲子最好吃wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远镜其(qí)中一个关(guān)键的用途(tú)就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的(de)科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种(zhǒng)神秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命进(jìn)化的(de)一个重要因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步(bù)的(de)证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会(huì)意(yì)味着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物(wù)质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效应(yīng)创造(zào)生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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