宇宙是“人为制造(zào)”的(de)？为何(hé)会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在(zài)的证据(jù)，科学(xué)家(jiā)们在过(guò)去的几十年当(dāng)中(zhōng)进行(xíng)了(le)超过50次的长期实验，但(dàn)是却(què)没有发现(xiàn)任何(hé)的有效(xiào)证据。除(chú)了一(yī)个(gè)地方，在16抚州市是哪个省的 抚州市是几线城市87年出版的自然哲学数学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算(suàn)并(bìng)且发现了海王(wáng)星的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子(zi)。但是(shì)这些发现都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当我们(men)上升到(dào)星(xīng)系或(huò)者是星团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的(de)质量。这是一(yī)个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚(fù)在一(yī)起。测量星系团(tuán)的(de)质量一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其质(zhì)量(liàng)的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学(xué)质量的计算，是利(lì)用光(guāng)谱红移测量星系团中的各个(gè)星(xīng)系相(xiāng)对于星(xīng)系团(tuán)的运(yùn)动(dòng)速度(dù)。当测量结果出(chū)来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的(de)形式所存在(zài)，我们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量(liàng)速度的过(guò)程中，兹威基发(fā)现星系团中很多星(xīng)系的速(sù)度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法(fǎ)将它们(men)束缚在星系团内的(de)，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛出(chū)星系团(tuán)之外了(le)，除非有一种神秘的力量(liàng)在(zài)起作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分不可见的(de)暗(àn)质，它不(bù)发散(sàn)光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物(wù)质(zhì)”这(zhè)个词才(cái)再一次出现。天(tiān)文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度(dù)就会越慢。但(dàn)是他们观测的结(jié)果(guǒ)却(què)让人感到不(bù)可(kě)思(sī)议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大的(de)质量来吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标(biāo)准的(de)方(fāng)法来解释暗物质的(de)存(cún)在，这种方法就是测量(liàng)星系当(dāng)中气体在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异常(cháng)的结(jié)果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物质的力量(liàng)进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学家们通(tōng)过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心(xīn)加(jiā)速度的原因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信(xìn)暗(àn)物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质(zhì)的质(zhì)量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质(zhì)并不是(shì)唯一可以(yǐ)解(jiě)释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速(sù)度上(shàng)的微小差(chà)异(yì)。另外，天(tiān)文(wén)学家(jiā)还(hái)发现了一(yī)个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但(dàn)是星系当中存在的(de)恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河(hé)系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在(zài)暗物(wù)质，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是(shì)科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是可(kě)以(yǐ)用正常的物质(zhì)和(hé)力学定律来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的(de)暗物质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥离了(le)。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人(rén)类(lèi)对引力的(de)理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作(zuò)方式(shì)是不同的(de)，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升(shēng)到(dào)星系和星(xīng)团的尺度，引力之(zhī)间的相互(hù)作(zuò)用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家(jiā)还引入了(le)外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意(yì)味着我们需(xū)要对现(xiàn)在(zài)的物理定(dìng)律(lǜ)进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让(ràng)很(hěn)多人认为暗物质假说理论(lùn)就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗(àn)物质存在的(de)其他(tā)的理论证(zhèng)据，这(zhè)些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系(xì)团(tuán)，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的(de)抚州市是哪个省的 抚州市是几线城市普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星(xīng)际气体的(de)相互作用就(jiù)会(huì)导致温度的(de)急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团大部分的(de)质(zhì)量将位于所有这些气(qì)体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区域(yù)到底是不是(shì)集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在(zài)照片中我们可以(yǐ)明显地(dì)看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什(shén)么(me)问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的(de)观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的(de)引力，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发(fā)现它的大质量(liàng)区域并(bìng)不是(shì)在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法就(jiù)是当星(xīng)团(tuán)发生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的(de)质量气体被卡在(zài)了(le)中间(jiān)，暗物质则(zé)直接通过(guò)了这个(gè)区域(yù)，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也(yě)被(bèi)认为(wèi)是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅通(tōng)无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射(shè)。其中红(hóng)色(sè)的部分(fēn)表示温(wēn)度较(jiào)高的区(qū)域(yù)，蓝色(sè)则(zé)表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但实际上它(tā)们之间的(de)温差(chà)只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科(kē)学家们通(tōng)过对前景背景分离后的(de)二值(zhí)图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗(àn)物(wù)质，图(tú)形看起来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的(de)暗(àn)物质大(dà)约是(shì)普通物质的(de)5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例(lì)是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论框架(jià)，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任何(hé)其他的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引(yǐn)力(lì)来(lái)相互作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了(le)数十种的假想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需要(yào)的实(shí)验方(fāng)式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质(zhì)相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已(yǐ)经进(jìn)行了超(chāo)过50次的(de)实(shí)验，却没有任何实质性的(de)发现，除了(le)一(yī)个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里(lǐ)的科(kē)学家(jiā)声称观测到了(le)某种信(xìn)号。经过(guò)了20多年(nián)的数据收集，人们(men)发(fā)现了一(yī)个有趣的事(shì)情(qíng)。探测率会在(zài)每年的(de)6月份达到峰(fēng)值，然(rán)后在(zài)11月降到最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在以(yǐ)这样的(de)速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程中会(huì)产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳的(de)方向与太(tài)阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相(xiāng)反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方向正好达(dá)到(dào)完全一(yī)致，这是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银河系的平面(miàn)呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但是(shì)这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员(yuán)们(men)所观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的(de)差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积(jī)雪，甚(shèn)至连(lián)意大(dà)利游(yóu)客的(de)数量(liàng)也符(fú)合这个周期的(de)规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南(nán)半球建立了(le)一个几乎相(xiāng)同的(de)实验(yàn)室(shì)，这里的季节与(yǔ)之前的实验室(shì)正好相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成为暗物质(zhì)所存(cún)在(zài)的非(fēi)常有力的证据了(le)。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无法提(tí)供相(xiāng)应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望(wàng)远镜(jìng)其中(zhōng)一个关键的(de)用途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥秘(mì)，对(duì)于(yú)探测的(de)结果，我(wǒ)们只能(néng)拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天体物(wù)理中(zhōng)心(xīn)的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研(yán)究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它(tā)们(men)极有可能(néng)拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说(shuō)是(shì)生命进(jìn)化(huà)的一(yī)个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会不会意味着(zhe)人(rén)类并不(bù)孤(gū)单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通过(guò)这样(yàng)的效应(yīng)创造(zào)生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新的动力！

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