宇宙是“人(rén)为(wèi)制(zhì)造”的(de)？为何(hé)会存在科学无法解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存(cún)在(zài)的(de)证据，科学家们(men)在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现(xiàn)任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引力(lì)定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来(lái)，当天文学家们(men)发现某些天体(tǐ)运(yùn)行轨道出(chū)现(xiàn)异(yì)常，不(bù)符合万有引力定(dìng)律的时候，他(tā)们就会知道(dào)，周围一(yī)定有未知的天(tiān)体通过(guò)引力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了(le)海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在(zài)研究和测量后发(fā)星系团的(de)质量。这是一个(gè)由数千个星系所(suǒ)组成的巨(jù)大星(xīng)系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会(huì)使用(yòng)到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结(jié)果一(yī)致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的(de)质量(liàng)"，需要的(de)数(shù)据(jù)是(shì)测(cè)量(liàng)各个星(xīng)系的光度(dù)。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的(de)运动(dòng)速(sù)度。当测(cè)量结果出来(lái)之(zhī)后(hòu)，兹威特朗普中文名字叫什么，特朗普英文全名叫什么基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着(zhe)，后发座星(xīng)系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在(zài)测量速度的(de)过程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系(xì)团(tuán)中很多(duō)星系的速度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星系的(de)质量所产生的引力(lì)是无(wú)法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出(chū)星(xīng)系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样部(bù)分不(bù)可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝(jué)大部(bù)分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人(rén)们(men)对这(zhè)样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一(yī)次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯(kěn)特(tè)福特(tè)在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观测的结(jié)果(guǒ)却(què)让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如(rú)果(guǒ)没有足特朗普中文名字叫什么，特朗普英文全名叫什么够大的质(zhì)量(liàng)来吸引它们，这些外围(wéi)的(de)恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于(yú)这(zhè)种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们(men)会使用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物(wù)质(zhì)的存在(zài)，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的(de)旋转速度。如果出现异常的(de)结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星(xīng)系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它们(men)的(de)旋(xuán)转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有引力定律进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速度(dù)应该是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度(dù)，那么(me)产(chǎn)生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可(kě)能就是存在着一种我们(men)看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒(héng)星轨道(dào)的(de)速度，估算(suàn)在星系当中暗物(wù)质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物(wù)质并不是唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个(gè)现象的(de)原因(yīn)。在一项(xiàng)新的(de)研(yán)究当中(zhōng)，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效应(yīng)的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度(dù)上的(de)微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还(hái)发(fā)现(xiàn)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(xiǎo)和银河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银(yín)河(hé)系(xì)的千分(fēn)之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用(yòng)最先(xiān)进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个(gè)小时(shí)的详细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系(xì)中的恒星运(yùn)动是可以用(yòng)正常的物质和力(lì)学(xué)定律来解(jiě)释(shì)的。那么(me)又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近(jìn)没(méi)有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人(rén)类对引力(lì)的理解还不(bù)够(gòu)全面，引力(lì)很可能在不(bù)同(tóng)尺度空间中(zhōng)的(de)工作(zuò)方式是(shì)不同的，这意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨道，按(àn)照(zhào)我(wǒ)们所理解的(de)方(fāng)式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科(kē)学(xué)家还(hái)引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在(zài)数(shù)百万光年的(de)规模(mó)上，巨(jù)大(dà)的质量之间会(huì)产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需要对(duì)现在的物(wù)理定律(lǜ)进(jìn)行修(xiū)正(zhèng)，这(zhè)些(xiē)发(fā)现(xiàn)也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于暗(àn)物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似(shì)这(zhè)样的星团，它们大(dà)部(bù)分的普通质量(liàng)都在星(xīng)系的气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际(jì)气体的(de)相互作用(yòng)就会导致温度的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过什(shén)么来(lái)验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集(jí)中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我们(men)可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形变。其实(shí)这(zhè)些星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的观(guān)测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大(dà)质量(liàng)的东西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超大质量的(de)黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)观测(cè)的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在(zài)中间，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了这个区(qū)域，并在两边(biān)形(xíng)成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老(lǎo)的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在(zài)宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色(sè)的(de)部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的(de)温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科学家们通过(guò)对(duì)前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图(tú)像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应(yīng)该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的(de)暗物质大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简(jiǎn)单的(de)理论框架，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他(tā)的(de)电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以(yǐ)如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。这种粒子到(dào)底是什(shén)么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标(biāo)，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同的目标(biāo)粒子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过(guò)去的几十年(nián)当(dāng)中，人类为(wèi)了(le)寻找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一(yī)个(gè)地方，意大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一(yī)直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科(kē)学家(jiā)声称观测(cè)到了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年的(de)数据(jù)收集，人们发现了(le)一(yī)个(gè)有趣的事情。探测率会在(zài)每(měi)年的6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)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(jiā)认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的(de)第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那么如果暗(àn)物质(zhì)存在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们也在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程(chéng)中会(huì)产(chǎn)生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系的方(fāng)向是一致的，而另外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳(yáng)的(de)方向正好达到(dào)完全一致，这(zhè)是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观(guān)测到(dào)的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信号的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客(kè)的(de)数量也(yě)符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在(zài)南半球建立(lì)了一个几乎(hū)相同的(de)实验室，这(zhè)里(lǐ)的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一(yī)样的(de)。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的(de)证据了。但(dàn)是(shì)由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还(hái)无法提供相应的(de)数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南(特朗普中文名字叫什么，特朗普英文全名叫什么nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的(de)奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目(mù)以待(dài)了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学(xué)家(jiā)丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或(huò)者说是(shì)生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一步的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会(huì)不会(huì)意味(wèi)着人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上(shàng)，暗物(wù)质正(zhèng)在通过这样的效应创(chuàng)造生命(mìng)。当(dāng)然，这些(xiē)推论的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是(shì)我更新的(de)动力(lì)！

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