宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年(nián)当中进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期实(shí)验(yàn)，但(dàn)是却(què)没有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了(le)万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的(de)几(jǐ)百年来，当天文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的(de)时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通(tōng)过引力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过(guò)天王星运行轨道的(de)异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了海王星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取(qǔ)得(dé)重大天文成就(jiù)的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就(jiù)开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究和测量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是(shì)一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束(shù)缚(fù)在一起。测量星系团的质(zhì)量一般会(huì)使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一(yī)种是获(huò)得其"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的数据是测(cè)量(liàng)各个星系的光度。

第二种是(shì)动(dòng)力学质量的计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星系(xì)团中的各(gè)个(gè)星系相对于星系(xì)团的运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并不(bù)以可见(jiàn)光的形式所(suǒ)存(cún)在，我们(men)无(wú)法(fǎ)看到。最(zuì)诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星(xīng)系团中很(hěn)多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的(de)运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了(le)，除(chú)非有一种神秘的力(lì)量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据(jù)着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度(dù)就会(huì)越慢。但是他们观(guān)测的(de)结(jié)果却(què)让人感到不(bù)可思议(yì)。

随(suí)着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变(biàn)。可是根据(jù)牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没(méi)有足够(gòu)大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外(wài)围(wéi)的(de)恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会(huì)使用(yòng)一种相对(duì)标准的(de)方法来(lái)解释暗物质的存在(zài)，这种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴上(shàng)距离星系中心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是(shì)由(yóu)暗(àn)物质(zhì)的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理(lǐ)论速度，那么(me)产生以上这种向(xiàng)心(xīn)加(jiā)速度(dù)的原因(yīn)很(hěn)可能就是存在着一种我们看不到的物质(zhì)，是(shì)这些(xiē)暗物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的(de)研究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个(gè)现象的(de)原因(yīn)。在一项新的研究当中，科(kē)学家们(men)发(fā)现，几乎(hū)没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文(wén)学家还(hái)发现了(le)一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数(shù)量却(què)只(zhǐ)有银河(hé)系(xì)的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星(xīng)系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测(cè)量(liàng)之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正(zhèng)常的物质(zhì)和力学定(dìng)律来解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力(lì)很可能在(zài)不同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方式是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们(men)所理解(jiě)的方式运动(dòng)。但是(shì)上升到星系(xì)和星团的(de)尺度(dù)，引(yǐn)力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是(shì)不(bù)同的方式(shì)。对于(yú)在(zài)星系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入(rù)了外(wài)部场效(xiào)应的(de)概念，指(zhǐ)的是(shì)在(zài)数(shù)百(bǎi)万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意味着我们需要对现在(zài)的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多(duō)人认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论(lùn)就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在的(de)其他(tā)的理论证据(jù)，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光(guāng)年(nián)的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大(dà)部分的普(pǔ)通质(zhì)量都(dōu)在(zài)星系的气(qì)体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致(zhì)温度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质(zhì)量将位于所有这些(xiē)气体所在(zài)的中间区域。那么我们通过什么(me)来验证它(tā)的质量(liàng)区域到底是不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可(kě)以明显(xiǎn)地看(kàn)到很多(duō)星系(xì)似(shì)乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地(dì)球(qiú)上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超(chāo)大(dà)质(zhì)量的东(dōng)西的引力，会(huì)使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是(shì)超大(dà)质(zhì)量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观测的(de)时(shí)候，发现它的大(dà)质量区域并(bìng)不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的(de)解(jiě)释方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来(lái)自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年(nián)之后，可(kě)见光终(zhōng)于(yú)可(kě)以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了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(de)微波辐射。其中红色的(de)部分表示温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则(zé)表(biǎo)示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之(zhī)间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学(xué)家们(men)通(tōng)过对(duì)前景背景分(fēn)离后的二值图(tú)像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的，而随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些峰值的(de)幅度会(huì)减小，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测(cè)量(liàng)值，我们需要的暗(àn)物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解释(shì)星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本质就(jiù)是(shì)宇宙(zhòu)当中存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在(zài)，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经提(tí)出了数十(shí)种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式(shì)也(yě)不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除(chú)了一(yī)个地(dì)方，意大(dà)利(lì)的格兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大的(de)地学实验(yàn)室(shì)，这个实(shí)验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼高的探(tàn)测器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家(jiā)声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数(shù)据收(shōu)集(jí)，人(rén)们发现了一个(gè)有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每(měi)年的6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且(qiě)在(zài)20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类发(fā)现暗(àn)物(wù)质的第(dì)一(yī)个(gè)直接(jiē)证据。

但是为社戏主要内容概括及中心思想50字，社戏,的主要内容什么(me)暗物质会产生周期性(xìng)的年度(dù)信(xìn)号呢(ne)？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围(wéi)绕(rào)着银(yín)河系进(jìn)行移动，那(nà)么(me)如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个(gè)过程中会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转。所以有半年(nián)的(de)时间，地球围绕太(tài)阳的(de)方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的(de)方向是一致的，而另外半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太阳的方(fāng)向(xiàng)正好(hǎo)达到社戏主要内容概括及中心思想50字，社戏,的主要内容完全一致(zhì)，这是理论上地(dì)球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最快的(de)时(shí)段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了(le)最(zuì)慢值。尽管在(zài)实际的(de)情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因此科(kē)学(xué)家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造(zào)成这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差(chà)异(yì)也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的(de)水分、高山(shān)上的积(jī)雪，甚至连意(yì)大利游客(kè)的(de)数量也符合这个周期的(de)规(guī)律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征和第(dì)一(yī)个实验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的信号(hào)，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心(xīn)的(de)科学(xué)家丹(dān)琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们(men)极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或(huò)者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗(àn)物(wù)质会(huì)不会意味着人类并不孤(gū)单呢(ne)？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角落的(de)行(xíng)星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造(zào)生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的大前提(tí)是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新(xīn)的动力！

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