宇宙是“人(rén)为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科(kē)学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类(lèi)为了(le)寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十(shí)年当中(zhōng)进行了超(chāo)过(guò)50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家们(men)发(fā)现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道(dào)出现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知(zhī)的(de)天体通过引力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都(dōu)是应用万有引力定律所取得(dé)重大天文成就的例子(zi)。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家(jiā)弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研究(jiū)和测(cè)量后(hòu)发星系团的质量。这是(shì)一个(gè)由(yóu)数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束(shù)缚(fù)在一(yī)起(qǐ)。测量星系团的质量一般会(huì)使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就可以确(què)定其(qí)质(zhì)量(liàng)的范围。

第(dì)一(yī)种是(shì)获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的(de)计(jì)算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中(zhōng)的各个星系相(xiāng)对于星(xīng)系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度(dù)学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并(bìng)不(bù)以可(kě)见光(guāng)的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速(sù)度(dù)的过(guò)程(chéng)中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿的(de)运动(dòng)学(xué)定律，仅靠(kào)这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是无法将它(tā)们束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力(lì)量(liàng)来(lái)源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再一次出现。天(tiān)文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在(zài)观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星在其轨道(dào)上的运行速(sù)度就会越(yuè)慢。但是(shì)他们(men)观测(cè)的结果却让(ràng)人(rén)感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着与中心距离的(de)增加(jiā)，恒(héng)星的旋转速(sù)度几(jǐ)乎(hū)保(bǎo)持不变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象，科学(xué)家们(men)会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就(jiù)是(shì)测量星系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入(rù)其(qí)中。

于是科学家们通过(guò)射电(diàn)望远镜测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素(sù)，发现它们的(de)旋转速(sù)度并不符(fú)合牛顿的(de)力(lì)学定(dìng)律。我(wǒ)们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行(xíng)速(sù)度应该是(shì)160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上，太阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个实际速度(dù)远远大(dà)于(yú)理论速度(dù)，那么产生以上这种向(xiàng)心加速(sù)度的(de)原(yuán)因很可能就(jiù)是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质(zhì)的(de)引(yǐn)力效应将星系(xì)聚集(jí)在(zài)了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的(de)研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存(cún)在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道(dào)的速(sù)度(dù)，估(gū)算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现象的(de)原因。在一(yī)项新的研究当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没(méi)有引力(lì)效应的(de)遥远恒(héng)星之间，也会出现速(sù)度(dù)上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银河(hé)系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng朱子家训是谁写的 朱子家训的作者是谁)系必须存在(zài)暗(àn)物(wù)质，否(fǒu)则(zé)就(jiù)会(huì)分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了(le)40个小时的详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以(yǐ)用正常的(de)物质和(hé)力学定律来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何(hé)星(xīng)系存在。造成这(zhè)些(xiē)现象(xiàng)的(de)除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是人类对引力(lì)的理解还(hái)不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式(shì)是不同的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式运动。但(dàn)是(shì)上(shàng)升到星系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是(shì)不同的方式。对(duì)于在星系团之间(jiān)的相互作(zuò)用，科(kē)学家还(hái)引入了外部场效应(yīng)的概(gài)念，指(zhǐ)的(de)是在(zài)数百万(wàn)光(guāng)年(nián)的(de)规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)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(dé)理论成立，这意味着我们需(xū)要对现在的(de)物(wù)理(lǐ)定律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发(fā)现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在(zài)宇宙当中还(hái)有关于暗物质(zhì)存在的(de)其他的(de)理论(lùn)证(zhèng)据，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德(dé)理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰(pèng)撞的(de)星系团所组成，类似这样的(de)星(xīng)团，它们大(dà)部(bù)分的普通质量都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发(fā)生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧(jù)升高(gāo)，速(sù)度(dù)大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于(yú)所(suǒ)有这些(xiē)气体所在的中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们通过什(shén)么来验(yàn)证它的(de)质量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片中我们可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变(biàn)。其实这些星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而(ér)是这样极遥远的(de)天体和我们(men)地球(qiú)上的观测者(zhě)之(zhī)间(jiān)。被一个质量超级(jí)巨(jù)大(dà)的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大(dà)质量区(qū)域(yù)并不(bù)是在中间，而(ér)是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则(zé)直接通(tōng)过(guò)了这个(gè)区域(yù)，并在两边(biān)形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星(xīng)朱子家训是谁写的 朱子家训的作者是谁系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除(chú)此(cǐ)之外(wài)，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最(zuì)古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的(de)微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部(bù)分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷的(de)区域，但实际上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像进行连通(tōng)域提取和标(biāo)记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看起(qǐ)来不(bù)应该是这(zhè)样的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的(de)测量(liàng)值(zhí)，我们需要的(de)暗物质(zhì)大(dà)约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动(dòng)所需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意(yì)味着(zhe)。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多(duō)不同的(de)观测结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就是(shì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在，就相当于(yú)找到了暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十(shí)种的假想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这(zhè)些不同的目标粒子所需要(yào)的实(shí)验(yàn)方(fāng)式也(yě)不相同。在过去的几十(shí)年当中(zhōng)，人(rén)类为了(le)寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意(yì)大利(lì)的格兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大的地学(xué)实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高(gāo)的探测器(qì)，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的(de)科学(xué)家声称观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会在每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为这(zhè)可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接(jiē)证据。

但是为什么暗物(wù)质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银(yín)河(hé)系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗(àn)物质(zhì)流，这个(gè)过程中(zhōng)会产生相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外(wài)半(bàn)年(nián)则与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正好达(dá)到完全一(yī)致，这是理论上地(dì)球(qiú)穿越暗(àn)物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管在(zài)实际的(de)情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员们(men)所观(guān)测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前(qián)的(de)实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流(liú)的运动特(tè)征和第一(yī)个实验(yàn)室是一样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗(àn)物质所(suǒ)存在(zài)的非常有(yǒu)力的证(zhèng)据(jù)了(le)。但是由于这(zhè)个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提供(gōng)相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供的视野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其中一(yī)个关键(jiàn)的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研(yán)究发(fā)现，如果暗物质存在(zài)，它们极(jí)有可(kě)能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会(huì)不会(huì)意(yì)味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某个角落的(de)行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通(tōng)过(guò)这样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这些推论的大前提(tí)是(shì)要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗(àn)物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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