宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去(qù)的几十年当中进(jìn)行了超过(guò)50次的长期(qī)实(shí)验，但是(shì)却没(méi)有发现任何的(de)有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自然哲学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当(dāng)天(tiān)文(wén)学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的天体通(tōng)过引力(lì)在摄(shè)动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运(yùn)行轨(guǐ)道的(de)异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是应用(yòng)万有引力定律所取得(dé)重大(dà)天文成就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可(kě)当我们上升到星系(xì)或者是星团的(de)尺度，事情就(jiù)开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹威基正在(zài)研究和测量后发星(xīng)系团的(de)质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被(bèi)引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当(dāng)两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算，是利(lì)用(yòng)光谱红(hóng)移测(cè)量(liàng)星系团(tuán)中的各(gè)个星系相对于(yú)星系团(tuán)的运(yùn)动速度(dù)。当测量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不以可见(jiàn)光的(de)形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速度(dù)的过(guò)程中(zhōng)，兹(zī)威(wēi)基发现星系(xì)团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星(xīng)系的质量所产生的(de)引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚(fù)在星系团内的，它们(men)早(zǎo)就应该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非(fēi)有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来(lái)源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对(duì)这(zhè)样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动(dòng)。理论上来(lái)说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的结果却让人(rén)感到不(bù)可(kě)思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速(sù)度(dù)几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够(gòu)大(dà)的(de)质量(liàng)来(lái)吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对(duì)标准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测(cè)量星(xīng)系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力(lì)量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转速度(dù)并不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳系(xì)也不例外，太阳系(xì)位于银河(hé)系的第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳(yáng)系正在(zài)以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可能就(jiù)是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看(kàn)不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人(rén)员开始相(xiāng)信暗(àn)物质的(de)存在。科(kē)学(xué)家根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估(gū)算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究(jiū)当(dāng)中，科学(xué)家们(men)发现，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引(yǐn)力(lì)效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系(xì)当中存(cún)在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物(wù)质，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科(kē)学家(jiā)们使用最先进的望远镜对(duì)其进行(xíng)了40个小时的(de)详细测量(liàng)之后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的(de)物(wù)质和力学(xué)定(dìng)律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的(de)暗物(wù)质，已经(jīng)被(bèi)附近的另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物(wù)质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可(kě)能就是人类对(duì)引(yǐn)力的理解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同(tóng)尺度(dù)空间中的(de)工(gōng)作(zuò)方式(shì)是不同的(de)，这(zhè)意味着在行星(xīng)系尺度(dù)中的(de)天体会(huì)沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方(fāng)式运动(dòng)。但是上(shàng)升到(dào)星系和星团的(de)尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家还(hái)引入了外部场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们需要对(duì)现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多人(rén)认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇(yǔ)宙当中还有关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他(tā)的(de)理(lǐ)论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰(pèng)撞的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量都在星(xīng)系的(de)气体当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团(tuán)大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这些气体所在(zài)的中间区(qū)域。那么我(wǒ)们(men)通过什么来验(yàn)证(zhèng)它(tā)的质量区域到底是(shì)不是集中在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其(qí)实这些星系本(běn)身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问题，而(ér)是这样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被一个质量(liàng)超级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生了(le)扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨大的(de)天(tiān)体可(kě)能是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大(dà)质量区(qū)域并(bìng)不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当(dāng)星(xīng)团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了(le)中(zhōng)间，暗物(wù)质则(zé)直接通(tōng)过(guò)了(le)这个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对(duì)子弹星系团的(de)引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为是(shì)暗物质存(cún)在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的(de)区域，蓝色则表示相对(duì)较(jiào)冷的区(qū)域，但实际(jì)上它们之间的(de)温(wēn)差只有万分(fēn)之(zhī)一。

科学家们(men)通过对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通域(yù)提(tí)取和标记(jì)之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来(lái)不应(yīng)该是(shì)这样的，而随着暗物(wù)质的(de)增加(jiā)，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星系当(dāng)中恒(héng)星运(yùn)动所需(xū)要的暗(àn)物质(zhì)比例(lì)是一致的(de)。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好地解释了中考的报名号指什么意思，中考的报名号是什么意思很多不同(tóng)的观(guān)测结果。而(ér)暗(àn)物质(zhì)的本质就是宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种类型的粒子，它(tā)们不参(cān)与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了(le)暗物(wù)质存在的实(shí)际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什么(me)？科学家们已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒子所需(xū)要的实验方式也(yě)不相同。在过去的几十(shí)年(nián)当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质(zhì)相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学(xué)家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的发现，除了(le)一个(gè)地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最(zuì)大的地学实验(yàn)室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探(tàn)测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科(kē)学家(jiā)声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收(shōu)集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年当中每(中考的报名号指什么意思，中考的报名号是什么意思měi)年都是(shì)一样。一些科学家(jiā)认为这可能(néng)是人(rén)类发现暗(àn)物(wù)质的第一个(gè)直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性的年度(dù)信号呢(ne)？刚才(cái)我(wǒ)们讲了(le)太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进行移(yí)动，那么(me)如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们(men)也在(zài)以这(zhè)样(yàng)的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是(shì)一致的，而另(lìng)外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一(yī)致，这是理论上地(dì)球穿越暗物(wù)质流最快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个(gè)理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观测到的(de)周期性信号(hào)。当然也可能有(yǒu)其他(tā)的(de)情况，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南半球建立(lì)了一个几(jǐ)乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前的(de)实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可以得到(dào)相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所存(cún)在的(de)非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但是由于(yú)这个(gè)实验室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前(qián)还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪(yí)器提(tí)供的视野(yě)是哈勃(bó)红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室(shì)粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心的科(kē)学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的(de)效应，这(zhè)种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要(yào)因(yīn)素(sù)。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会(huì)意味(wèi)着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在(zài)通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存(cún)在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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