宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什(shén)么？人类(lèi)为(wèi)了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在1687年出(chū)版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中天(tiān)体运(yùn)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异(yì)常(cháng)，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过(guò)引力在摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星(xīng)运行(xíng)轨道的(de)异常，推算并且(qiě)发现了海(hǎi)王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用(yòng)万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在(zài)恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨(cí)兹威基(jī)正在研(yán)究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系(xì)所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可(kě)以确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种是(shì)获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数(shù)据是(shì)测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的(de)各个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡(guǐ)异的(de)是，在(zài)测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系的(de)质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的(de)，它们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特(tè)福特(tè)在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会(huì)越慢。但是他(tā)们观(guān)测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万有引力定律，在星(xīng)系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物(wù)质的(de)存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测(cè)量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的(de)力量进入其(qí)中。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距(jù)离星系(xì)中心更远距(jù)离的(de)氢(qīng)元素(sù)，发(fā)现它(tā)们的旋转速度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我们的太(tài)阳(yáng)系也不(bù)例外(wài)，太阳(yáng)系位于银河系的第三(sān)悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的(de)运行(xíng)速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河(hé)系旋转，台积电是做什么的，台湾台积电是什么意思这个实际速度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么产生以上这种向(xiàng)心加速(sù)度的原因很(hěn)可(kě)能(néng)就是存(cún)在(zài)着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应(yīng)将星系聚集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开(kāi)始，越来越多(duō)的研(yán)究人员开始相信暗物质的存(cún)在(zài)。科学(xué)家根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的(de)速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个(gè)星系质量(liàng)的(de)85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一可(kě)以解释(shì)这个现象的原因。在一(yī)项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的(de)遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不(bù)多，但是星系当中(zhōng)存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离(lí)析(xī)。但是科学(xué)家们使用(yòng)最先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进(jìn)行了40个(gè)小时的(de)详细测(cè)量(liàng)之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的恒星运(yùn)动是可以用正(zhèng)常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人(rén)提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附(fù)近的另一个(gè)大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它(tā)的附近没(méi)有(yǒu)任何(hé)星系(xì)存在(zài)。造成(chéng)这些现象的除(chú)了暗物(wù)质的假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外(wài)，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对(duì)引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可能在(zài)不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不(bù)同的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中的(de)天体会沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同(tóng)的方(fāng)式。对于在星(xīng)系团之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会(huì)产生对(duì)彼此(cǐ)台积电是做什么的，台湾台积电是什么意思特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味(wèi)着我们(men)需要(yào)对现在的(de)物理定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现也让很(hěn)多(duō)人认为暗物质假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系(xì)团，由(yóu)两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在(zài)星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时(shí)候，星(xīng)际气体(tǐ)的(de)相互(hù)作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我(wǒ)们(men)通过(guò)什么来验证它的质量(liàng)区域到底是(shì)不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了(le)宇(yǔ)宙当中(zhōng)第(dì)一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星(xīng)台积电是做什么的，台湾台积电是什么意思系似(shì)乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这(zhè)些星系(xì)本身并不是真的(de)被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦伯(bó)望远镜出了(le)什么问题，而(ér)是(shì)这(zhè)样极(jí)遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的(de)光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)观测(cè)的时候(hòu)，发现它的(de)大质量区域并(bìng)不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法(fǎ)就是当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了(le)这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜(jìng)研(yán)究也(yě)被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的(de)理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景上留下了各(gè)相同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分(fēn)表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对(duì)较冷的区(qū)域，但实际上它(tā)们(men)之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的(de)二值图像进行连通域(yù)提取和标记(jì)之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值的幅(fú)度会(huì)减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物(wù)质大约是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需要的(de)暗(àn)物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一(yī)个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架(jià)，就很好地解释(shì)了(le)很多不同的(de)观测结(jié)果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着(zhe)某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何(hé)其他(tā)的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒(lì)子(zi)的存(cún)在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的(de)实(shí)际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家们(men)已经(jīng)提出了数(shù)十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的(de)目标粒子(zi)所需要的实验方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的(de)几十年当中，人(rén)类(lèi)为了(le)寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质(zhì)相互作(zuò)用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的实验，却没(méi)有任(rèn)何实质(zhì)性(xìng)的发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处(chù)的地(dì)下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力于(yú)寻找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集(jí)，人(rén)们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每(měi)年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家(jiā)认(rèn)为这可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性(xìng)的年度(dù)信号呢(ne)？刚才我们讲了(le)太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速度围(wéi)绕着银河系进行移(yí)动，那么(me)如果(guǒ)暗物(wù)质存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着(zhe)我们也在以这样的(de)速度(dù)在穿越(yuè)着(zhe)暗(àn)物(wù)质(zhì)流，这(zhè)个(gè)过程中会产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地(dì)球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳(yáng)的方向与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方(fāng)向(xiàng)是(shì)一致的(de)，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这(zhè)个理论的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可以(yǐ)用(yòng)来(lái)解释，研究人(rén)员(yuán)们所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的(de)情(qíng)况，造(zào)成这种年度周期信号的(de)差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意(yì)大利(lì)游客的数量也符合这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以，科学(xué)家(jiā)们又在南(nán)半球建立了一(yī)个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季节与之前的(de)实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流(liú)的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所(suǒ)存在(zài)的(de)非常有(yǒu)力的证据了(le)。但是由(yóu)于这个(gè)实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至(zhì)目(mù)前还(hái)无法(fǎ)提供相应的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器(qì)提(tí)供的视(shì)野(yě)是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼(màn)太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结(jié)果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天(tiān)体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研(yán)究发现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的(de)一个重(zhòng)要因(yīn)素。

如(rú)果这一理论(lùn)得(dé)到(dào)进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不(bù)会意味着人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个(gè)角落(luò)的行星上，暗物质正在通(tōng)过(guò)这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些(xiē)推(tuī)论的大(dà)前提(tí)是要先找到(dào)暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是我更新(xīn)的(de)动力！

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