宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在(zài)科学无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为了(le)寻找暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科学家(jiā)们在(zài)过去的几(jǐ)十年(nián)当中进行(xíng)了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是(shì)却(què)没有发现任(rèn)何的(de)有效证据。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发(fā)表了万有引力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天文学家们(men)发现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨道上海梅林和中粮梅林的区别 中粮和梅林哪个更好(dào)出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就会(huì)知(zhī)道，周(zhōu)围(wéi)一定有(yǒu)未知的天(tiān)体通过(guò)引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的(de)发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的(de)物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量(liàng)后(hòu)发星系团(tuán)的(de)质量。这是一个由数千个星系所组成的(de)巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质量一般会使用到(dào)两种方法，当(dāng)两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定其质量(liàng)的(de)范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的(de)质(zhì)量"，需(xū)要的(de)数(shù)据(jù)是测(cè)量各个(gè)星系的光度。

第二(èr)种是动力(lì)学质量(liàng)的计算，是(shì)利用光(guāng)谱红移测量(liàng)星系(xì)团中(zhōng)的各个星系相对于星(xīng)系团的运动(dòng)速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测(cè)量速度(dù)的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星(xīng)系的速度比理论(lùn)上要快得多(duō)，按照牛顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引力(lì)是(shì)无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们(men)早就应(yīng)该被抛出星系(xì)团之外了，除(chú)非(fēi)有一(yī)种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是(shì)当时的人(rén)们对(duì)这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才(cái)再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来说(shuō)，距离中心越远(yuǎn)的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们(men)观测(cè)的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够(gòu)大的(de)质(zhì)量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于(yú)这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用(yòng)一(yī)种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存在(zài)，这种方法就是测(cè)量星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速(sù)度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为是(shì)由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科(kē)学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离(lí)星(xīng)系(xì)中心更远距离的(de)氢(qīng)元(yuán)素，发现(xiàn)它们的(de)旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛顿(dùn)的(de)力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系(xì)位于银(yín)河系的第(dì)三悬臂(bì)之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速(sù)度的原因(yīn)很可能(néng)就是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人(rén)员开(kāi)始(shǐ)相信暗(àn)物质的存在。科学家根据(jù)星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可以解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们(men)发现，几(jǐ)乎没(méi)有引(yǐn)力效(xiào)应的遥(yáo)远恒(héng)星(xīng)之间(jiān)，也会出现速(sù)度(dù)上的(de)微(wēi)小差异(yì)。另外，天(tiān)文学家还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银(yín)河(hé)系不多(duō)，但是星系当中存在的(de)恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进的望远镜对其(qí)进(jìn)行(xíng)了40个(gè)小时(shí)的详细测量之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星系中的(de)恒星运动(dòng)是可(kě)以(yǐ)用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律(lǜ)来解释的(de)。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已经被附(fù)近(jìn)的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成这些现象的除(chú)了(le)暗物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是(shì)人类对引力的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可(kě)能在(zài)不同(tóng)尺度空(kōng)间中的工作(zuò)方式是不同的(de)，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互作用则是(shì)不(bù)同(tóng)的方式。对(duì)于在星(xīng)系团之(zhī)间的(de)相互作(zuò)用，科学家(jiā)还(hái)引入了外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙上海梅林和中粮梅林的区别 中粮和梅林哪个更好德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这些发现也让很(hěn)多(duō)人认为暗物质(zhì)假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的其他(tā)的(de)理论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似(shì)这样的星(xīng)团，它(tā)们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温度(dù)的(de)急剧(jù)升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将(jiāng)位于所(suǒ)有这些气(qì)体(tǐ)所(suǒ)在(zài)的中间区(qū)域。那(nà)么(me)我们(men)通过(guò)什么来验证它的质(zhì)量(liàng)区域到(dào)底是(shì)不(bù)是(shì)集(jí)中(zhōng)在中(zhōng)间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当中第(dì)一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到(dào)很(hěn)多星系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其(qí)实这些星系(xì)本身并(bìng)不是真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的(de)观测者之(zhī)间。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会(huì)使(shǐ)身后(hòu)更遥(yáo)远星系(xì)的光(guāng)都发生(shēng)了(le)扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是(shì)超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发现它的(de)大(dà)质量(liàng)区(qū)域并不是在(zài)中间(jiān)，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团发生(shēng)全部的(de)碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直(zhí)接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两边形(xíng)成了引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜(jìng)研(yán)究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今(jīn)为止最(zuì)好的理(lǐ)论证据(jù)。

除(chú)此之(zhī)外，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上(shàng)留下了(le)各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分(fēn)表(biǎo)示温度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但实(shí)际上它们之间的温(wēn)差只有万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们(men)通过对(duì)前景背景分离后(hòu)的二值(zhí)图像(xiàng)进行连(lián)通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物(wù)质，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗(àn)物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与解释星系当中恒(héng)星(xīng)运动所需要的(de)暗物(wù)质比(bǐ)例(lì)是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单(dān)的(de)理论框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了(le)很多不同(tóng)的(de)观测结果。而暗物质(zhì)的本(běn)质(zhì)就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某(mǒu)种类(lèi)型(xíng)的(de)粒(lì)子，它们不参与任何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过引(yǐn)力(lì)来(lái)相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存(cún)在(zài)，就(jiù)相当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什么(me)？科学家(jiā)们已经提出了数十种的(de)假想目标，而(ér)要寻找这(zhè)些不同的目标粒子(zi)所需(xū)要(yào)的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在(zài)过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行了超过50次(cì)的(de)实验，却没有任何实质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下矿井当中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒(lì)子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来(lái)，这里的(de)科(kē)学家声称观(guān)测到(dào)了某种信号。经(jīng)过了20多年的数(shù)据收集，人们发(fā)现了一个有趣的(de)事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中每年都(dōu)是一样。一(yī)些科学(xué)家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们(men)讲了(le)太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银河系(xì)进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这(zhè)样的(de)速度在(zài)穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这个(gè)过程中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流(liú)最快的时(shí)段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢(màn)值。尽管在(zài)实际的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这(zhè)个理论的有效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可(kě)以用来(lái)解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观测到(dào)的周期性信(xìn)号。当然(rán)也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的(de)水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意(yì)大利游客(kè)的数量也符合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在南半球建立了(le)一个(gè)几乎相同的实(shí)验室(shì)，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一个(gè)实验(yàn)室(shì)是一(yī)样的。

因(yīn)此，如(rú)果(guǒ)在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物(wù)质所存(cún)在的(de)非常(cháng)有力(lì)的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应(yīng)的数据支(zhī)持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一个关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后(hòu)的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室(shì)粒子天体物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的(de)诞生(shēng)，或(huò)者说(shuō)是生命进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不会意(yì)味着人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样的效应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的(de)大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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