宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们在过(guò)去(qù)的几十(shí)年当中进行(xíng)了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何(hé)的有效(xiào)证据(jù)。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的(de)规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天文学家(jiā)们发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的(de)时(shí)候，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王(wáng)星运(yùn)行轨道的(de)异常，推算并且发现了(le)海王星的(de)存(cún)在(zài)。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发(fā)现(xiàn)都是应(yīng)用万有引力定(dìng)律所取得重大天文(wén)成就的例子(zi)。但(dàn)是这些发(fā)现(xiàn)都是在(zài)恒(héng)星(xīng)系统的(de)尺度当中，可当(dāng)我们上升(shēng)到星系(xì)或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和(hé)测量(liàng)后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数千个星系(xì)所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光(guāng)度(dù)学(xué)的质量(liàng)"，需要的数据是测量(liàng)各个(gè)星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测(cè)量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相(xiāng)对于(yú)星系团(tuán)的运动速(sù)度。当测量(liàng)结(jié)果(guǒ)出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光(guāng)的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速度(dù)比(bǐ)理论上要(yào)快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的运动学(xué)定(dìng)律，仅靠这(zhè)些可见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的(de)引力是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这(zhè)种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们(men)却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们(men)对这(zhè)样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测(cè)仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来(lái)说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的(de)运(yùn)行速度(dù)就会越(yuè)慢(màn)。但(dàn)是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人感到不可(kě)思议。

随(suí)着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标(biāo)准(zhǔn)的方(fāng)法来解释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中心的距(jù)离(lí)，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗(àn)物(wù)质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通过射电望(wàng)远镜测(cè)量了距离星系中心更远距(jù)离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的(de)太阳系也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离(lí)银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕银河(hé)系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个(gè)实际速(sù)度远远大(dà)于(yú)理论速度，那么产生以上(s纪梵希可以扫码真伪吗，纪梵希可以扫码真伪吗安全吗hàng)这种(zhǒng)向心加速(sù)度的(de)原因很可能就是存(cún)在着(zhe)一(yī)种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物(wù)质的(de)引(yǐn)力(lì)效(xiào)应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在(zài)星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一(yī)可以(yǐ)解(jiě)释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多(duō)，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只有银河(hé)系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星(xīng)系必须(xū)存在暗物质，否则(zé)就(jiù)会分崩离析。但是科(kē)学家(jiā)们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来解释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的(de)另一个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪(guài)的(de)是(shì)，它的附近没有任何(hé)星系(xì)存在。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是(shì)人类对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着它(tā)们的(de)轨道(dào)，按(àn)照我们所理解的方式(shì)运动。但(dàn)是(shì)上升到星系和星团的(de)尺度，引力之间的(de)相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在(zài)星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还(hái)引(yǐn)入了外部场效应(yīng)的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质(zhì)量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗物质存在(zài)的(de)其他的(de)理(lǐ)论(lùn)证据(jù)，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系(xì)团(tuán)所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星团，它们(men)大部分(fēn)的普(pǔ)通(tōng)质量都在(zài)星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)时(shí)候，星际(jì)气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质(zhì)量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的质量区域到(dào)底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯(sī)韦(wéi)伯(bó)太(tài)空望远镜(jìng)传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到(dào)很多星系似(shì)乎(hū)被拉(lā)伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么(me)问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球(qiú)上的观测者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都(dōu)发生(shēng)了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引力(lì)透镜效应(yīng)。这(zhè)个(gè)巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观测(cè)的时候，发现它的大(dà)质(zhì)量区域并不是在(zài)中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方(fāng)法就是(shì)当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了这个区域，并在两边(biān)形成了(le)引(yǐn)力透镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古(gǔ)老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各(gè)相同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高(gāo)的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它(tā)们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的(de)增(zēng)加(jiā)，一(yī)些(xiē)峰值的(de)幅度(dù)会(huì)减小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐射的(de)测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个(gè)数字(zì)与解释纪梵希可以扫码真伪吗，纪梵希可以扫码真伪吗安全吗(shì)星系(xì)当中(zhōng)恒(héng)星(xīng)运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很好地(dì)解(jiě)释(shì)了很(hěn)多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在(zài)着(zhe)某种类型的(de)粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所(suǒ)以如(rú)果能够找到这种粒子(zi)的存(cún)在，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。这种粒(lì)子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质(zhì)相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的(de)实(shí)验，却没(méi)有任何实(shí)质性的发(fā)现，除了(le)一个地方(fāng)，意大利(lì)的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山(shān)下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最(zuì)大(dà)的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测到(dào)了某种信号。经过(guò)了(le)20多(duō)年(nián)的(de)数据收集，人们(men)发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什(shén)么(me)暗物质会产生周期性的年度(dù)信(xìn)号呢(ne)？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这(zhè)样(yàng)的速(sù)度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的方向是(shì)一致的(de)，而(ér)另外半年则(zé)与之相(xiāng)反(fǎn)。

而(ér)在6月(yuè)份的(de)时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响(xiǎng)这(zhè)个(gè)理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信(xìn)号(hào)。当(dāng)然也可能(néng)有其(qí)他的情(qíng)况，造成(chéng)这种年(nián)度周期信号(hào)的差异(yì)也可能(néng)是(shì)温度、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个周期(qī)的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半球建立了(le)一(yī)个几(jǐ)乎相同的实(shí)验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运动特(tè)征和(hé)第一个实验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的(de)证据了。但(dàn)是由于这个实验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至(zhì)目前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中一个关键(jiàn)的(de)用途就是(shì)探(tàn)索(suǒ)暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的(de)结果，我(wǒ)们(men)只(zhǐ)能(néng)拭目以待(dài)了。费米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥有另一种神(shén)秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命(mìng)进化(huà)的一(yī)个重要因素(sù)。

如(rú)果这一理论得(dé)到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质会不会意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星(xīng)上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过(guò)这样的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的(de)大前提(tí)是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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