宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无(wú)法解(jiě)释的(de)“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什么(me)？人类为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去的几十年(nián)当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的(de)有(yǒu)效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规(guī)律(lǜ)。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万(wàn)有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知的(de)天(tiān)体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天(tiān)王星运行轨道的(de)异常，推算并且(qiě)发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天(tiān)文成就的例子。但是这些发(fā)现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们(men)上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和(hé)测量(liàng)后发星系团的质量。这(zhè)是一(yī)个由数千个(gè)星系所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)的巨(jù)大星系团(tuán)，这些(xiē)星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一(yī)般会使用(yòng)到两种方法，当两种方(fāng)法结果一致(zhì)，就(jiù)可(kě)以确(què)定其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量(liàng)"，需要的(de)数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质(zhì)量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移(yí)测量星系团中的各个星系(xì)相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结(jié)果出(chū)来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了(le)，或者说这(zhè)99%的(de)质量(liàng)并(bìng)不以可(kě)见(jiàn)光的(de)形(xíng)式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测(cè)量速(sù)度的(de)过程(chéng)中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星系团中很(hěn)多(duō)星系(xì)的速度比理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的(de)运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的(de)引力是无(wú)法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被(bèi)抛(pāo)出(chū)星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的(de)力(lì)量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹网络语言牛马是什么意思，什么牛马是什么意思网络语言维基提出了这样部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸(xī)光、反(fǎn)射(shè)光，但是(shì)它们(men)却占(zhàn)据(jù)着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们(men)对这(zhè)样(yàng)的一种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速度就会越(yuè)慢。但是(shì)他们观测(cè)的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中(zhōng)心(xīn)距离的(de)增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对(duì)标准的方(fāng)法来(lái)解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是(shì)科学家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了(le)距离星系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛顿的(de)力学定律。我(wǒ)们的太阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定(dìng)律进行计算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大(dà)于理论速(sù)度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加速(sù)度的原因很可(kě)能就是存(cún)在着一种我们看(kàn)不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚集在了(le)一起。

也是(shì)从这时开始，越来(lái)越多(duō)的研究人(rén)员开始相信(xìn)暗物质的(de)存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在(zài)一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有引(yǐn)力(lì)效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会(huì)出(chū)现速度上的微(wēi)小(xiǎo)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(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星系必须存在(zài)暗物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使(shǐ)用最先(xiān)进(jìn)的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒(héng)星运(yùn)动是(shì)可以(yǐ)用正常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经被附近(jìn)的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何(hé)星(xīng)系存在(zài)。造成这些现象的除(chú)了暗物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力(lì)的理解还不够全面，引力很(hěn)可能在(zài)不同尺度空(kōng)间中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨道(dào)，按照我们(men)所理(lǐ)解的(de)方式运动。但是上(shàng)升(shēng)到星系(xì)和(hé)星团(tuán)的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则(zé)是不同的(de)方(fāng)式。对于(yú)在星系团(tuán)之间(jiān)的相互(hù)作用(yòng)，科(kē)学家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质(zhì)量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对(duì)现在的(de)物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让(ràng)很多人认为(wèi)暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还(hái)有关(guān)于暗物质存在(zài)的其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都(dōu)在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的(de)急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹(dàn)星系团大部分的质(zhì)量将位于(yú)所有这些气体所在(zài)的中间区域(yù)。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证它(tā)的质(zhì)量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望(wàng)远镜网络语言牛马是什么意思，什么牛马是什么意思网络语言传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看(kàn)到很(hěn)多(duō)星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜出(chū)了(le)什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西的引力(lì)，会(huì)使身后(hòu)更遥(yáo)远星系的光都发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的天体可能是(shì)超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们(men)对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)观测的(de)时候(hòu)，发(fā)现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可(kě)被观(guān)测到的质量气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过了(le)这个(gè)区域(yù)，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究(jiū)也(yě)被认为是(shì)暗物质存(cún)在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无(wú)阻(zǔ)地(dì)穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的(de)微(wēi)波(bō)辐射(shè)。其中(zhōng)红色(sè)的(de)部分表(biǎo)示(shì)温度(dù)较(jiào)高的(de)区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域(yù)，但实际上它(tā)们之(zhī)间(jiān)的(de)温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进行连(lián)通(tōng)域提(tí)取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形(xíng)看(kàn)起来不应(yīng)该是这样的，而(ér)随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射的测量(liàng)值，我们需要的(de)暗物质大(dà)约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星运(yùn)动所需要(yào)的暗(àn)物质比例是一致(zhì)的。这(zhè)就(jiù)意(yì)味着。

用(yòng)了(le)一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解(jiě)释(shì)了很多不同(tóng)的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的(de)本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以(yǐ)如(rú)果(guǒ)能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到了(le)暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十(shí)种(zhǒng)的(de)假想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过(guò)去(qù)的几十年(nián)当中，人类为了寻找这(zhè)些(xiē)看(kàn)不(bù)见(jiàn)、摸(mō)不(bù)到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进(jìn)行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实(shí)质性的发现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地(dì)学实验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探(tàn)测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观(guān)测到了某种(zhǒng)信(xìn)号(hào)。经(jīng)过了20多(duō)年的数据(jù)收集，人们(men)发现了一个(gè)有趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家(jiā)认为这(zhè)可能是(shì)人(rén)类发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在(zài)以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗(àn)物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也在(zài)以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着(zhe)暗(àn)物(wù)质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球(qiú)与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物(wù)质流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可(kě)以用来(lái)解释(shì)，研究人(rén)员们所观测到的周期(qī)性信号。当然(rán)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温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这(zhè)个(gè)周期的(de)规律(lǜ)。

所(suǒ)以(yǐ)，科(kē)学家们又(yòu)在南半球建立(lì)了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实(shí)验室，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运动特征(zhēng)和第(dì)一个实(shí)验(yàn)室是(shì)一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到(dào)相(xiāng)同的信号，就(jiù)可(kě)以(yǐ)成为暗(àn)物(wù)质所(suǒ)存(cún)在的(de)非常(cháng)有力的证据(jù)了。但是(shì)由于这(zhè)个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还(hái)无(wú)法提供相(xiāng)应的(de)数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的(de)视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途(tú)就(jiù)是探索暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存(cún)在(zài)，它们(men)极有可能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的(de)效应，这种暗(àn)物质效(xiào)应(yīng)，会(huì)支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进化的(de)一个重要(yào)因(yīn)素(sù)。

如果这一(yī)理论得到(dào)进(jìn)一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人(rén)类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗(àn)物质(zhì)正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大前(qián)提(tí)是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗(àn)物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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