宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在(zài)过去的几十年当中进(jìn)行了(le)超过(guò)50次的长期(qī)实验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何(hé)的有效证(zhèng)据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲(zhé)学数学原理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引力定律苯可以和溴水发生反应吗为什么，苯可以和溴水发生加成反应吗，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规(guī)律。往(wǎng)后(hòu)的几百年来，当(dāng)天文学(xué)家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一(yī)定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动(dòng)它的(de)轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通(tōng)过天王星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并且发(fā)现了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天(tiān)文成(chéng)就的(de)例子。但是(shì)这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到(dào)星系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测(cè)量后发星(xīng)系(xì)团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团的质(zhì)量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是(shì)获(huò)得其"光度学(xué)的(de)质量"，需要(yào)的数据(jù)是(shì)测量(liàng)各个(gè)星(xīng)系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的各个星(xīng)系(xì)相对于星(xīng)系(xì)团(tuán)的运动速度(dù)。当(dāng)测(cè)量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速度的(de)过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的(de)引(yǐn)力(lì)是(shì)无法将它(tā)们束缚在星系团内的(de)，它们早就应该被抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力(lì)量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提(tí)出了(le)这(zhè)样部分不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发(fā)散光(guāng)、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当时(shí)的人(rén)们对这样(yàng)的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙(xiān)女座星系中的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不(bù)变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的(de)万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有(yǒu)足(zú)够大的质量来(lái)吸(xī)引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种现象，科(kē)学家们会(huì)使用(yòng)一种相对标准的方法来(lái)解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是测量星(xīng)系当(dāng)中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是科学(xué)家们通过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它(tā)们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不符(fú)合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂(bì)之上，距离(lí)银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是(shì)160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们(men)看不到的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越(yuè)来(lái)越多(duō)的(de)研究人(rén)员(yuán)开始相信暗(àn)物质的存在。科学(xué)家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道的(de)速度，估算在(zài)星系(xì)当中暗物质的质量占(zhàn)整个(gè)星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是唯(wéi)一可(kě)以解(jiě)释这个现象的(de)原因。在(zài)一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们(men)发现(xiàn)，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现(xiàn)速度(dù)上(shàng)的(de)微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的(de)恒(héng)星数量却只有银河系的千分之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗(àn)物(wù)质(zhì)，否(fǒu)则(zé)就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科(kē)学(xué)家们(men)使用最(zuì)先进的望远镜对(duì)其进行(xíng)了(le)40个(gè)小时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是可以用正常的(de)物质和力学定律(lǜ)来解释的(de)。那(nà)么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提出，也许该(gāi)星系的(de)暗物质(zhì)，已经被附近的另一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的(de)除了暗(àn)物质的假说(shuō)之外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是(shì)不同的，这意味着在(zài)行星系(xì)尺(chǐ)度(dù)中的天体会(huì)沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的(de)尺度(dù)，引力(lì)之间的相互作(zuò)用(yòng)则是不同(tóng)的方式。对(duì)于(yú)在星(xīng)系团之间的相互作用，科(kē)学家还(hái)引入了外(wài)部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊(shū)的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在(zài)的(de)物理定(dìng)律进行修(xiū)正，这些发现也让(ràng)很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的(de)理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德(dé)理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互(hù)作用就会导致温度的(de)急(jí)剧升高(gāo)，速(sù)度大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系(xì)团大(dà)部分的(de)质量(liàng)将(jiāng)位于所有这些(xiē)气体所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量区域到(dào)底是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可(kě)以明显地(dì)看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸产生了(le)巨大的(de)形变。其实(shí)这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和(hé)我们(men)地球上的观测(cè)者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级(jí)巨大(dà)的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这(zhè)个(gè)超(chāo)大(dà)质量的东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后(hòu)更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光(guāng)都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是(shì)超大(dà)质量的(de)黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量(liàng)区域(yù)并(bìng)不是在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释(shì)方法就是(shì)当星团发生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗(àn)物(wù)质则直(zhí)接通过了这个区(qū)域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜(jìng)研究也被认为是暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的迄今为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之(zhī)后(hòu)，可见光终于(yú)可以畅通无(wú)阻地苯可以和溴水发生反应吗为什么，苯可以和溴水发生加成反应吗穿越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经(jīng)过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对(duì)较冷的区域，但实际(jì)上(shàng)它们之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景背景分离后的二值图(tú)像进行连(lián)通(tōng)域提取和标记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙当(dāng)中没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看起来(lái)不应该(gāi)是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测量(liàng)值，我们(men)需(xū)要的暗物质大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动所需要的(de)暗物(wù)质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多(duō)不同(tóng)的(de)观测(cè)结果(guǒ)。而(ér)暗物质的(de)本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型(xíng)的(de)粒子，它(tā)们不参与(yǔ)任何其他的电磁作(zuò)用(yòng)，只通(tōng)过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所(suǒ)以如(rú)果能(néng)够找到这种粒子的(de)存在(zài)，就相当于找到了暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒子到底是什(shén)么(me)？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目(mù)标粒子所需(xū)要的实验(yàn)方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类(lèi)为了(le)寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于(yú)阿(ā)尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在(zài)山(shān)下(xià)1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼高(gāo)的探测器(qì)，一(yī)直致(zhì)力(lì)于寻(xún)找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数(shù)据(jù)收集，人(rén)们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在(zài)20年当(dāng)中每年都是(shì)一样。一些科学家(jiā)认为(wèi)这可能是人(rén)类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物(wù)质会产生周期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一(yī)致的，而另(lìng)外半(bàn)年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达到完(wán)全(quán)一致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰(qià)好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际(jì)的(de)情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度(dù)的倾(qīng)斜(xié)，但是这(zhè)并不(bù)影响这个理论的(de)有效性(xìng)。

因此科学家认(rèn)为这(zhè)可以用来解释(shì)，研究人员(yuán)们所(suǒ)观(guān)测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信号(hào)的差异(yì)也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的(de)积(jī)雪，甚至连(lián)意大(dà)利(lì)游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南半球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的实验室(shì)正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到相同的信(xìn)号，就可以成为暗物质(zhì)所存在(zài)的(de)非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但是由于这(zhè)个(gè)实验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以(yǐ)截(jié)至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键的用途(tú)就(jiù)是探索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待(dài)了。费(fèi)米实验室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它(tā)们极有(yǒu)可(kě)能拥(yōng)有另一(yī)种神(shén)秘的效应，这苯可以和溴水发生反应吗为什么，苯可以和溴水发生加成反应吗种暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那么(me)遍布宇宙当中的(de)暗物质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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