宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家(jiā)们在过去的几十(shí)年当中(zhōng)进行了超过50次的(de)长期实(shí)验，但是却没有发(fā)现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的(de)规律。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当天文学(xué)家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有(yǒu)引力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道的(de)异常(cháng)，推算并且发(fā)现了海(hǎi)王星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当(dāng)中，可当(dāng)我们上升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正在(zài)研究和测量后发星系(xì)团的质量。这(zhè)是一个由数千个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要的数据是(shì)测量各(gè)个(gè)星系的光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测(cè)量星系团中的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出(chū)来(lái)之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多(duō)星系的速度比(bǐ)理论(lùn)上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的引力是(shì)无(wú)法将它们束(shù)缚在(zài)星系(xì)团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了(le)，除非有一种神(shén)秘的力(lì)量在起作用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹维湘d是湖南哪里的车牌，湘d是湖南哪里的车牌号基(jī)提出(chū)了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只是当时的人们对这样的(de)一种说(shuō)法不屑(xiè)一(yī)顾(gù)。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次(cì)出现。天文学(xué)家(jiā)维(wéi)拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特(tè)福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越远的恒(héng)星在(zài)其(qí)轨(guǐ)道(dào)上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的(de)结(jié)果却让(ràng)人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒星的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物(wù)质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测(cè)量星系当中气体在(zài)X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的(de)旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗(àn)物质(zhì)的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们(men)通过(guò)射电望远镜测(cè)量(liàng)了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速(sù)度并(bìng)不符合(hé)牛顿(dùn)的力(lì)学(xué)定律。我们的(de)太阳系(xì)也不例外，太(tài)阳(yáng)系位(wèi)于(yú)银(yín)河系(xì)的第(dì)三(sān)悬(xuán)臂(bì)之(zhī)上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行计(jì)算(suàn)，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论(lùn)速度，那么(me)产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很(hěn)可能(néng)就(jiù)是(shì)存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质(zhì)的(de)存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原(yuán)因(yīn)。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的(de)微小差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个湘d是湖南哪里的车牌，湘d是湖南哪里的车牌号(gè)星(xīng)系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多(duō)，但是星(xīng)系当中(zhōng)存(cún)在的(de)恒星数量却只有银河系的千分之一(yī)。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分(fēn)崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用(yòng)正常的物质和(hé)力学定律来解释的。那么(me)又(yòu)有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系(xì)剥离(lí)了(le)。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近没有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗(àn)物质的(de)假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能(néng)在不同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的(de)相(xiāng)互作用则是不同的(de)方式。对于(yú)在星系团(tuán)之间的相(xiāng)互作(zuò)用，科学家(jiā)还引入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也(yě)让(ràng)很多人认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在(zài)的其他的(de)理论(lùn)证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解(jiě)释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰(pèng)撞的(de)时候(hòu)，星际气体的相互(hù)作(zuò)用就会导致(zhì)温度的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间(jiān)区(qū)域(yù)。那么我们通(tōng)过什么来(lái)验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实(shí)这(zhè)些星(xīng)系(xì)本身并不(bù)是真(zhēn)的(de)被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什(shén)么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的(de)观测者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的(de)东西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星系的(de)光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可(kě)能是(shì)超大(dà)质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观(guān)测(cè)的时(shí)候，发现它(tā)的大(dà)质(zhì)量(liàng)区域并不是在(zài)中间，而是(shì)在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并在(zài)两边(biān)形成了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论(lùn)证(zhèng)据(jù)。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后(hòu)，可(kě)见光(guāng)终(zhōng)于可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下了各(gè)相同(tóng)性的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它(tā)们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学(xué)家们(men)通过(guò)对前景背景(jǐng)分离后的二(èr)值(zhí)图像进(jìn)行连通域提取和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应(yīng)该(gāi)是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物(wù)质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与解(jiě)释星系当中恒(héng)星(xīng)运(yùn)动(dòng)所需要(yào)的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理(lǐ)论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结果。而(ér)暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)本质就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们不(bù)参与任何(hé)其他(tā)的电磁作(zuò)用(yòng)，只(zhǐ)通(tōng)过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒(lì)子到(dào)底是什么(me)？科(kē)学家们(men)已(yǐ)经提(tí)出了数十(shí)种的(de)假想目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒(lì)子(zi)所(suǒ)需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超(chāo)过50次的实(shí)验，却没(méi)有任何实质性(xìng)的(de)发现，除了(le)一个地(dì)方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探(tàn)测器，一(yī)直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学(xué)家声称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的(de)事(shì)情(qíng)。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在(zài)11月降到最(zuì)低，而且在20年(nián)当(dāng)中每年都(dōu)是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是(shì)人类发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河系进(jìn)行移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质(zhì)流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方向是(shì)一致的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相(xiāng)对银(yín)河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们所观测(cè)到的周期性信(xìn)号。当然也可能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分、高山上(shàng)的(de)积雪，甚至(zhì)连意大利游客的(de)数量也(yě)符(fú)合这个周期的(de)规(guī)律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建(jiàn)立了一个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验(yàn)室正(zhèng)好(hǎo)相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的(de)运动(dòng)特(tè)征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所(suǒ)存在(zài)的(de)非常有力(lì)的证据了。但是由于(yú)这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前(qián)还(hái)无(wú)法提(tí)供(gōng)相应(yīng)的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关(guān)键的用途就(jiù)是探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结(jié)果，我们只能(néng)拭目以待了(le)。费(fèi)米实(shí)验(yàn)室(shì)粒子(zi)天体物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可能(néng)拥(yōng)有另一(yī)种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的(de)一(yī)个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物(wù)质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过(guò)这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的(de)实际(jì)证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

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