宇宙(zhòu)是“人为制造”的(de)？为何会(huì)存(cún)在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻(xún)找暗物质存(cún)在的证据(jù)，科学家们(men)在过去(qù)的(de)几十年当中进行了超过50次的(de)长期(qī)实验，但是却没有发现任何的有效证据(jù)。除了(le)一(yī)个地方，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了(le)万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合(hé)万有引(yǐn)力(lì)定律的时(shí)候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力(lì)在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒星系统的(de)尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我们(men)上升到星系或者(zhě)是(shì)星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始(shǐ)变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团的(de)质量。这是一个(gè)由(yóu)数千个星系(xì)所组(zǔ)成的(de)巨大(dà)星系团(tuán)，这些星系被引力束(shù)缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确(què)定其(qí)质量的范围(wéi)。

第一种是(shì)获得(dé)其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要(yào)的数(shù)据(jù)是测量各个(gè)星系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个(gè)星系(xì)相对(duì)于星说唱歌手的cypher是什么意思，说唱cyber是什么意思(xīng)系(xì)团的运动(dòng)速度(dù)。当测量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力(lì)学质(zhì)量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式(shì)所(suǒ)存在，我们(men)无法看(kàn)到(dào)。最诡异(yì)的是，在测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团(tuán)中很多星(xīng)系的(de)速度比理论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿(dùn)的(de)运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法(fǎ)将它们(men)束缚在星系(xì)团内的(de)，它们早就应该被抛出星系(xì)团之(zhī)外了(le)，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹(zī)维基提(tí)出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分(fēn)的(de)质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观(guān)测仙女座星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离(lí)中心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外(wài)围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的(de)方法来解释暗物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量星系当中气(qì)体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的(de)力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测(cè)量了距(jù)离星(xīng)系中心更远距离(lí)的氢元(yuán)素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定律进(jìn)行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速(sù)度(dù)应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度(dù)远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向心(xīn)加速(sù)度的(de)原因(yīn)很可能就(jiù)是存(cún)在着(zhe)一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质(zhì)的(de)引力(lì)效应(yīng)将星系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越(yuè)来(lái)越多(duō)的(de)研究人(rén)员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的(de)质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个(gè)现象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的(de)研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一(yī)个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是(shì)星系当中存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使(shǐ)用最(zuì)先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小(xiǎo)时(shí)的详(xiáng)细测(cè)量之后，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是可(kě)以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提(tí)出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗(àn)物质(zhì)，已(yǐ)经被附近(jìn)的另(lìng)一个大(dà)星系剥(bō)离(lí)了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近没有(yǒu)任何(hé)星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗(àn)物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对(duì)引力的理解(jiě)还不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的(de)方式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团(tuán)的(de)尺度，引力之间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不(bù)同(tóng)的方式。对于(yú)在星(xīng)系团之间的(de)相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了(le)外部(bù)场效应的(de)概念(niàn)，指的是在数百万光(说唱歌手的cypher是什么意思，说唱cyber是什么意思guāng)年的规模上(shàng)，巨大的质(zhì)量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特(tè)殊的(de)效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要(yào)对现在的(de)物(wù)理定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让(ràng)很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系(xì)团(tuán)所组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它(tā)们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量(liàng)都在(zài)星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时(shí)候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)就会导致温度的(de)急剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质(zhì)量将(jiāng)位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域。那么我们(men)通过什(shén)么来验证它(tā)的质量区(qū)域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中(zhōng)第一(yī)张(zhāng)全(quán)彩的高清(qīng)照片，在照片中我们(men)可以明显地(dì)看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实(shí)这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观测者之间(jiān)。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大质量的(de)东西(xī)的引力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系(xì)团(tuán)观(guān)测的时(shí)候，发(fā)现(xiàn)它(tā)的大质(zhì)量区域并不是在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观测到(dào)的(de)质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了这个区(qū)域(yù)，并在(zài)两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的引力透(tòu)镜(jìng)研究(jiū)也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的(de)迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可(kě)以(yǐ)畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留(liú)下了(le)各(gè)相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的(de)区域，但实(shí)际上它们之间的(de)温差只有万分之(zhī)一。

科(kē)学家们(men)通过(guò)对前(qián)景背景分离后的(de)二值图像进行连通域(yù)提取和(hé)标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没(méi)有暗(àn)物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射(shè)的测量值(zhí)，我们(men)需要的暗物质大(dà)约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星(xīng)系当中恒星运(yùn)动所需要(yào)的(de)暗物质比例是一致(zhì)的(de)。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的(de)理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类(lèi)型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任(rèn)何其他的(de)电磁(cí)作用，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能够找到这说唱歌手的cypher是什么意思，说唱cyber是什么意思种粒子的存在(zài)，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是(shì)什么(me)？科学家们已(yǐ)经提出了(le)数十(shí)种的(de)假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的实验方(fāng)式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的(de)“暗物质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发(fā)现，除了(le)一个地(dì)方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一(yī)直致力于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多年的(de)数据(jù)收集，人们发现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降(jiàng)到(dào)最(zuì)低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科学(xué)家认(rèn)为这可能是(shì)人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第(dì)一个(gè)直接证据。

但是为什(shén)么(me)暗物(wù)质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味(wèi)着我们也在以这样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银河(hé)系的方(fāng)向是一致的(de)，而另(lìng)外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河(hé)系的平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影响这个理论(lùn)的(de)有效性。

因此科学家认为这(zhè)可(kě)以用来解释，研(yán)究人(rén)员们所观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也(yě)可能有其(qí)他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也(yě)符合这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家(jiā)们又在南半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在(zài)这里(lǐ)，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里可以得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实(shí)验室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这(zhè)台(tái)太空(kōng)望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米实(shí)验室(shì)粒(lì)子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效应，这种暗物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进一(yī)步的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物(wù)质会不会意味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落的(de)行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通过这样的效(xiào)应创(chuàng)造生命(mìng)。当(dāng)然(rán)，这些推论的大前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的(de)支持(chí)是(shì)我更新的动力(lì)！

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