宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年(nián)当中进(jìn)行了超(chāo)过(guò)50次的(de)长期实验(yàn)，但是却(què)没(méi)有发(fā)现(xiàn)任何(hé)的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了(le)万(wàn)有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学(xué)家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的(de)时(shí)候，他们就会(huì)知道(dào)，周围一(yī)定有未知的天(tiān)体通(tōng)过(guò)引力在摄(shè)动(dòng)它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就通过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的(de)异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海(hǎi)王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应(yīng)用万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律所取得重(zhòng)大(dà)天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上(shàng)升到(dào)星系(xì)或者是(shì)星团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得(dé)诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理(lǐ)学家弗里茨兹威基(jī)正在研(yán)究和测量(liàng)后发(fā)星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测(cè)量星系团的质(zhì)量(liàng)一(yī)般会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第(dì)一(yī)种(zhǒng)是获(huò)得其(qí)"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力(lì)学(xué)质(zhì)量的(de)计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红(hóng)移测量(liàng)星系(xì)团中的各个星系相对于星系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可(kě)见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星(xīng)系(xì)的速度(dù)比(bǐ)理论上(shàng)要快(kuài)得多，按(àn)照牛(niú)顿的运(yùn)动学定律，少儿频道主持人都有谁啊，少儿频道主持人叫什么名字e-height: 24px;'>少儿频道主持人都有谁啊，少儿频道主持人叫什么名字仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团(tuán)内的(de)，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发(fā)散(sàn)光(guāng)、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们(men)对这(zhè)样的一(yī)种(zhǒng)说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物(wù)质”这个词才(cái)再一次出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他(tā)们(men)观测的结(jié)果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果(guǒ)没(méi)有(yǒu)足够大的(de)质(zhì)量来(lái)吸(xī)引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学(xué)家们(men)会使(shǐ)用一种相对标准(zhǔn)的方法来解(jiě)释暗(àn)物(wù)质的存在(zài)，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系当(dāng)中气(qì)体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果(guǒ)出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通(tōng)过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的(de)太阳(yáng)系也不例外，太阳系(xì)位于银河(hé)系的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律(lǜ)进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速度应(yīng)该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千(qiān)米/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕(rào)银河(hé)系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质(zhì)的引力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在(zài)了一(yī)起。

也(yě)是从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一(yī)可以解释这个(gè)现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研(yán)究(jiū)当(dāng)中，科学(xué)家们发(fā)现，几乎(hū)没(méi)有引力(lì)效应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发(fā)现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的(de)千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必(bì)须存在暗(àn)物(wù)质(zhì)，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒星运动是可(kě)以用(yòng)正常的物(wù)质和力(lì)学定(dìng)律来解释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出，也(yě)许该(gāi)星系的暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没(méi)有任何星系(xì)存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是(shì)人类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不(bù)够全面(miàn)，引力很可能在不同(tóng)尺度(dù)空(kōng)间中的工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这意味着在行星(xīng)系尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对(duì)于(yú)在星系团之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年(nián)的规模上(shàng)，巨(jù)大(dà)的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们需要对(duì)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(wù)质假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分的(de)普通质量(liàng)都在(zài)星系的(de)气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)大部分的质量将位于(yú)所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证它(tā)的质量区域到底是不是集(jí)中(zhōng)在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实(shí)这些星系本(běn)身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲了(le)，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样(yàng)极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡(dǎng)，这少儿频道主持人都有谁啊，少儿频道主持人叫什么名字个超(chāo)大(dà)质量的东(dōng)西的引力(lì)，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。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(men)对(duì)子(zi)弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法就是(shì)当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观(guān)测到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并在(zài)两边形成了引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中了(le)。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同(tóng)性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实际上它们之(zhī)间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分(fēn)离(lí)后的二值图像进(jìn)行连通(tōng)域提(tí)取和标(biāo)记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起(qǐ)来不应该是这样的(de)，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景辐射(shè)的测量值(zhí)，我们需要的暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一(yī)致的(de)。这就(jiù)意(yì)味(wèi)着。

用了一个简单的理(lǐ)论(lùn)框架，就很好(hǎo)地(dì)解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗(àn)物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存(cún)在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何(hé)其(qí)他(tā)的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用(yòng)。所(suǒ)以(yǐ)如果能(néng)够(gòu)找到这(zhè)种粒子(zi)的(de)存在，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗物质(zhì)存在(zài)的(de)实际证据。这种粒子到(dào)底是(shì)什(shén)么？科学家们已经提(tí)出了数(shù)十种的(de)假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需要的实验方式也(yě)不相(xiāng)同(tóng)。在过(guò)去(qù)的(de)几十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的(de)发现(xiàn)，除(chú)了(le)一个地(dì)方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家(jiā)声称观测(cè)到了某种信(xìn)号。经过(guò)了20多年(nián)的数据(jù)收(shōu)集(jí)，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是(shì)为什么(me)暗(àn)物质会产生周期(qī)性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银(yín)河系进行移(yí)动，那么(me)如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外(wài)半年则(zé)与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一(yī)致，这是(shì)理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢(màn)值(zhí)。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系相对银(yín)河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不(bù)影响这(zhè)个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员们(men)所观测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信号(hào)的(de)差(chà)异也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合(hé)这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们又在南半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之前(qián)的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征(zhēng)和(hé)第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无(wú)法(fǎ)提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器(qì)提(tí)供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键(jiàn)的用途就是(shì)探索暗物质(zhì)背后(hòu)的(de)奥秘(mì)，对于(yú)探测(cè)的结果，我们只能拭目(mù)以待(dài)了(le)。费米实验(yàn)室粒(lì)子天体物理中(zhōng)心的科学(xué)家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森斯特(tè)芬研(yán)究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生(shēng)命进化的一(yī)个重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中的暗(àn)物质会不会(huì)意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推(tuī)论的大(dà)前提(tí)是要先找到暗物质存在的(de)实际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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