宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释(shì)的“暗(àn)物(wù)质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什(shén)么？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却没有发现任(rèn)何(hé)的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数学原理一书中，埃(āi)萨(sà)克(kè)牛(niú)顿(dùn)发表了万有引力(lì)定(dìng)律，它(tā)揭示了(le)宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的(de)几百(bǎi)年(nián)来，当天文学(xué)家们发现某些天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异(yì)常，不符(fú)合万有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他(tā)们就会知道，周(zhōu)围一定(dìng)有未(wèi)知的(de)天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算(suàn)并且发(fā)现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用(yòng)万有引力定律所取(qǔ)得重大(dà)天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系(xì)统的尺度(dù)当(dāng)中，可当我(wǒ)们(men)上升到星系或者(zhě)是(shì)星(xīng)团(tuán)的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所组成(chéng)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(zhì)量(liàng)一般会使(shǐ)用到(dào)两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个(gè)星系(xì)的光(guāng)度。

第二(èr)种是(shì)动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速(sù)度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力(lì)学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以可见光的(de)形式所存在(zài)，我们无法看(kàn)到。最诡异(yì)的(de)是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星系(xì)的速度比理论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见星系(xì)的质量所产生的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系(xì)团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系(xì)团(tuán)之(zhī)外了(le)，除(chú)非有一(yī)种神秘的力量在(zài)起作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了(le)这样部分(fēn)不(bù)可见的(de)暗质，它不(bù)发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射(shè)光(guāng)，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝(jué)大部(bù)分的质量(liàng)。只是当时的(de)人(rén)们对(duì)这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人(rén)感到不可(kě)思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外(wài)围的恒星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们(men)会使用(yòng)一种相对标准的方法(fǎ)来解释(shì)暗(àn)物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就(jiù)是测量星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中心的距离(lí)，以(yǐ)及在(zài)Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋(xuán)转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物(wù)质的力(lì)量进入(rù)其中。

于是(shì)科学家们(men)通过射电望远镜测量了(le)距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们(men)的(de)旋转速度并不符合牛(niú)顿的(de)力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那么(me)产(chǎn)生(shēng)以(yǐ)上(shàng)这(zhè)种向(xiàng)心加速度(dù)的原因很可能就(jiù)是存(cún)在着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据(jù)星系(xì)外恒星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物(wù)质的质量占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是大水冲了龙王庙是什么意思生肖，大水冲了龙王庙是什么意思？，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可(kě)以解(jiě)释这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银河系不多(duō)，但是星系(xì)当中存(cún)在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银(yín)河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用最先(xiān)进的(de)望(wàng)远镜对其进(jìn)行了40个(gè)小(xiǎo)时(shí)的(de)详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的(de)另(lìng)一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系(xì)存在(zài)。造成(chéng)这些现象的(de)除(chú)了暗(àn)物质的(de)假说(shuō)之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解(jiě)还不(bù)够全(quán)面，引力(lì)很可能在(zài)不(bù)同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的(de)工(gōng)作方式(shì)是不同(tóng)的(de)，这意味着在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们(men)的轨道，按照(zhào)我们所理解的(de)方式运动。但是上升到星系(xì)和星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，引力(lì)之间的(de)相互作用则是不(bù)同的(de)方式。对(duì)于在星(xīng)系团(tuán)之间的(de)相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们(men)需(xū)要对(duì)现(xiàn)在的物理定(dìng)律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存(cún)在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的星团，它们大部(bù)分的普通质量都(dōu)在星系的(de)气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气(qì)体的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星系团(tuán)大(dà)部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有这些(xiē)气(qì)体所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那么(me)我们通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在(zài)照片中我们可以明显地(dì)看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨(jù)大的(de)形(xíng)变。其实这些(xiē)星系(xì)本身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出(chū)了什(shén)么问(wèn)题，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地(dì)球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团观测的时(shí)候，发现它的大质量区(qū)域并不(bù)是在(zài)中间，而是(shì)在(zài)两侧。所以最好的(de)解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物(wù)质则直接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是(shì)暗物质存在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当(dāng)中最(zuì)古(gǔ)老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了(le)130多亿年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对(duì)较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分(fēn)之一(yī)。

科学家们通(tōng)过(guò)对前景(jǐng)背景分离(lí)后的(de)二值图像进行(xíng)连(lián)通域提取和标(biāo)记之后发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗(àn)物质的(de)增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值(zhí)，我们需要(yào)的(de)暗物质大(dà)约是大水冲了龙王庙是什么意思生肖，大水冲了龙王庙是什么意思？普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们(men)不参与任何其(qí)他(tā)的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子(zi)到(dào)底是(shì)什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过(guò)去(qù)的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与(yǔ)常(cháng)规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下(xià)矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年(nián)的(de)数据收集，人们(men)发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科(kē)学家认为这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质会产生周期性的(de)年度信(xìn)号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银河(hé)系(xì)进行移(yí)动，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生相(xiāng)应(yīng)的(de)振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河(hé)系(xì)的方向(xiàng)是一致的(de)，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方(fāng)向正好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是理(lǐ)论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质(zhì)流(liú)最快的时段。而在(zài)11月份，又恰(qià)好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实际的情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响这个(gè)理论(lùn)的(de)有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人(rén)员们所(suǒ)观测到的周期性(xìng)信号。当然也(yě)可能有其(qí)他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差(chà)异也可能(néng)是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上的积(jī)雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数量也符合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的(de)实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验(yàn)室是一(yī)样的(de)。

因(yīn)此，如(rú)果(guǒ)在这(zhè)里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就可以成为(wèi)暗(àn)物(wù)质所存在的(de)非(fēi)常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是(shì)由(yóu)于(yú)这(zhè)个实(shí)验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法(fǎ)提供相(xiāng)应(yīng)的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的望(wàng)远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽(kuān)视场仪(yí)器提供的视野(yě)是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一(yī)个(gè)关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天(tiān)体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的(de)诞生，或者说(shuō)是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一(yī)理论(lùn)得(dé)到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推论(lùn)的大前提是要(yào)先(xiān)找到暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据(jù)。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗(àn)物质(zhì)到底(dǐ)存不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支持是我更新的(de)动力！

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