宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却没(méi)有发现任何的(de)有效证(zhèng)据(jù)。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学(xué)原(yuán)理(lǐ)一书中(zhōng)，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的(de)几百年来，当天(tiān)文学家(jiā)们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力(lì)定律的时(shí)候，他们就会(huì)知道，周围(wéi)一(yī)定(dìng)有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶(yé)就通过天(tiān)王(wáng)星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用(yòng)万有引(yǐn)力(lì)定律所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是(shì)这(zhè)些发(fā)现都是在恒(héng)星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星(xīng)系(xì)或者是(shì)星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测(cè)量后发(fā)星系(xì)团的质量。这是一(yī)个由(yóu)数千(qiān)个(gè)星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束(shù)缚在(zài)一(yī)起。测(cè)量星系(xì)团(tuán)的质量一般会使用(yòng)到(dào)两(liǎng)种方法，当两种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是(shì)测量各(gè)个星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力(lì)学质(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱红移测(cè)量星系(xì)团中(zhōng)的各个星(xīng)系相(xiāng)对于星系(xì)团的运动(dòng)速度(dù)。当(dāng)测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系(xì)团中很多星系的(de)速(sù)度比理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生的引力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚在星系(xì)团内的(de)，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘(mì)的力量(liàng)在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部(bù)分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却(què)占(zhàn)据(jù)着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其(qí)轨道(dào)上(shàng)的(de)运行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测的结果却让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随着与中心距(jù)离的(de)增(zēng)加(jiā)，恒星的(de)旋(xuán)转速度(dù)几乎(hū)保持不变(biàn)。可(kě)是根(gēn)据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引它(tā)们(men)，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的(de)力量进入(rù)其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳(yáng)系位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万(wàn)有引力定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速(sù)度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千(qiān孕妇咳黄痰几天能自愈，白痰和黄痰哪个严重)米/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这个(gè)实际(jì)速度(dù)远远大于(yú)理论速度，那么产生以上(shàng)这(zhè)种向(xiàng)心加速度(dù)的原因很可能(néng)就是(shì)存在着一(yī)种我们看不到(dào)的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了(le)一起。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒(héng)星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不(bù)是唯一(yī)可以(yǐ)解释(shì)这个现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会(huì)出现速度(dù)上的(de)微(wēi)小差异。另外，天文(wén)学(xué)家(jiā)还发现了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银河(hé)系(xì)不(bù)多(duō)，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却只有银(yín)河系的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物(wù)质，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒(héng)星运动是可(kě)以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一(yī)个大(dà)星系(xì)剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能(néng)就(jiù)是人类对引力的(de)理解还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中的工(gōng)作(zuò)方式是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的(de)天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运动。但是(shì)上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科(kē)学家还引入(rù)了(le)外部场效应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这意味着我们需(xū)要(yào)对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似(shì)这样的星团，它们大部(bù)分的普通(tōng)质量都(dōu)在星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅(fú)降(jiàng)低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部(bù)分(fēn)的质量(liàng)将位于所有这(zhè)些(xiē)气(qì)体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那么我们通(tōng)过什么(me)来(lái)验证它的(de)质量区域到底是不是集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的(de)高(gāo)清照片(piàn)，在(zài)照片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了(le)巨(jù)大的形变。其(qí)实这些星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什(shén)么问(wèn)题，而是(shì)这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的东西(xī)的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人(rén)们(men)对(duì)子(zi)弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质量区域(yù)并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解(jiě)释方法就是(shì)当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物(wù)质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区域，并在两边(biān)形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物质存在的(de)迄今为止最好的(de)理论(lùn)证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经(jīng)过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背(bèi)景上留下了(le)各相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中红(hóng)色的部分(fēn)表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示(shì)相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学家(jiā)们(men)通过对前(qián)景背(孕妇咳黄痰几天能自愈，白痰和黄痰哪个严重bèi)景分离后的二值图像(xiàng)进行连通(tōng)域提取和标(biāo)记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来(lái)不(bù)应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会(huì)减小，才(cái)变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型的粒(lì)子，它们(men)不参与任何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过(guò)引力来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能(néng)够(gòu)找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了(le)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的实(shí)际证据。这种粒子到(dào)底是什(shén)么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提(tí)出了(le)数十种的(de)假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些不同(tóng)的目标粒子所需(xū)要(yào)的(de)实验方式(shì)也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常规物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家(jiā)们已经(jīng)进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的(de)实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着地球上(shàng)最大(dà)的地学实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家(jiā)声称观测(cè)到了某种信(xìn)号(hào)。经过了(le)20多年的(de)数据收(shōu)集(jí)，人们发(fā)现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在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)认为这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期(qī)性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程中(zhōng)会产生相应(yīng)的(de)振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时(shí)间(jiān)，地球围绕(rào)太阳的(de)方向与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方向是一(yī)致的，而另(lìng)外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份的(de)时候(hòu)，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时(shí)段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银(yín)河(hé)系的平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研(yán)究(jiū)人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可(kě)能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号的差异(yì)也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的(de)数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学(xué)家们(men)又在南(nán)半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这(zhè)里的季节与之前(qián)的实验(yàn)室正(zhèng)好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的(de)运(yùn)动(dòng)特征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这(zhè)个(gè)实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截(jié)至目(mù)前还无法提供相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极(jí)有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要(yào)因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论得到(dào)进(jìn)一步的证实，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物(wù)质会不会(huì)意味着(zhe)人(rén)类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当然(rán)，这(zhè)些(xiē)推论(lùn)的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的(de)实际证据(jù)。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得(dé)暗(àn)物质(zhì)到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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