宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的(de)证据，科学(xué)家(jiā)们(men)在过去的几十年当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发(fā)表了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天(tiān)体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)的(de)时候，他们就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通(tōng)过(guò)引力在摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年(nián)，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推算并且(qiě)发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现都是应用万有引力定(dìng)律所取得重大天文成就的例子(zi)。但是(shì)这些(xiē)发现都(dōu)是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或者是星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发(fā)星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星系所组成的(de)巨大星(xīng)系团，这些星系(xì)被引力束(shù)缚(fù)在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质(zhì)量的(de)范围。

第一(yī)种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二(èr)种(zhǒng)是动力(lì)学质(zhì)量的计算，是(shì)利(lì)用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系相对于(yú)星系团的运动速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹(zī)威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形(xíng)式(shì)所存在，我(wǒ)们(men)无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异(yì)的是(shì)，在测量(liàng)速(sù)度(dù)的过程中，兹威基发现星系(xì)团中(zhōng)很多(duō)星系的速度(dù)比理论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿(dùn)的运动(dòng)学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的引力是无(wú)法将它们(men)束缚在星系(xì)团(tuán)内的，它们早就应该被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除(chú)非有一种神秘(mì)的力(lì)量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来(lái)源于(yú)某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出了(le)这样部(bù)分不可见的暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大(dà)部(bù)分的质量。只是当时的人们(men)对这样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现(xiàn)。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来(lái)说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的(de)运行速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒(héng)星的旋(x一个人去巴基斯坦安全吗，中国人去巴基斯坦安全不uán)转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没(méi)有足够大的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种相对(duì)标准的(de)方法(fǎ)来解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴上(shàng)距(jù)离星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过射(shè)电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的(de)运行速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系(xì)旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那(nà)么产生(shēng)以(yǐ)上这(zhè)种向心加速度的原(yuán)因很可能(néng)就是存在着一(yī)种我们看(kàn)不到的(de)物(wù)质，是这(zhè)些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在(zài)了(le)一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗(àn)物(wù)质的(de)存在。科(kē)学(xué)家根据星系外(wài)恒星轨道(dào)的速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释(shì)这(zhè)个现象的原因(yīn)。在一项新的(de)研究当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还(hái)发(fā)现了一个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在(zài)理论上(shàng)，该星(xīng)系(xì)必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是科学家们(men)使用最先(xiān)进的(de)望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后(hòu)，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律来(lái)解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附(fù)近的另一个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假说(shuō)之(zhī)外(wài)，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人(rén)类对(duì)引力的(de)理解还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不(bù)同的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中的(de)天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不(bù)同的方(fāng)式(shì)。对于在星系团(tuán)之间的(de)相互作(zuò)用，科学(xué)家还(hái)引入了外部(bù)场效应(yīng)的概(gài)念，指的是在数百万(wàn)光年的规(guī)模上，巨(jù)大的质(zhì)量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定(dìng)律进行(xíng)修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结(jié)。但是在(zài)宇宙当(dāng)中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的(de)“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们大部分的普(pǔ)通质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星(xīng)际(jì)气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质量(liàng)将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质量区域(yù)到底是不是集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传(chuán)回了(le)宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大(dà)的形变。其(qí)实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球(qiú)上的(de)观测者之间。被一(yī)个质量超(chāo)级(jí)巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发(fā)生了(le)扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天体可能是超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团观测的时(shí)候(hòu)，发现(xiàn)它(tā)的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生(shēng)全(quán)部的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星(xīng)系团(tuán)的引力(lì)透(tòu)镜研究也(yě)被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。经过了(le)130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部分表示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一。

科学(xué)家们通过(guò)对前(qián)景背景(jǐng)分离后的二值图像进(jìn)行连(lián)通域(yù)提(tí)取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起来不(bù)应该是这样(yàng)的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰(fēng)值的幅度(dù)会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要(yào)的(de)暗物质大约是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个(gè)数字(zì)与解(jiě)释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释了很(hěn)多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存(cún)在(zài)着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它(tā)们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物质存在的(de)实际证据。这种粒子到(dào)底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十(shí)种的(de)假想目(mù)标，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的(de)目标(biāo)粒(lì)子所需要(yào)的实验方式(shì)也(yě)不相同。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了(le)超过50次的(de)实验，却(què)没有任何(hé)实(shí)质性的(de)发现(xiàn)，除(chú)了一个(gè)地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶(lì)属于(yú)阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大(dà)的地学实(shí)验(yàn)室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测(cè)器(qì)，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测到了(le)某种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在(zài)11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是(shì)一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么(me)暗物(wù)质(zhì)会产(chǎn)生周期性(xìng)的年(nián)度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲了(le)太(tài)阳(yáng)系(xì)正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们(men)也在(zài)以这样的速度在(zài)穿越着暗物(wù)质流，这个(gè)过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时(shí)地(dì)球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间，地(dì)球围绕太阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是(shì)一(yī)致(zhì)的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿(chuān)越(yuè)暗物(wù)质(zhì)流(liú)最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河(hé)系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来(lái)解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也(yě)可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年(nián)度(dù)周期信号的差(chà)异也可能(一个人去巴基斯坦安全吗，中国人去巴基斯坦安全不néng)是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连意(yì)大利游客(kè)的数(shù)量也符合这(zhè)个周期(qī)的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在南(nán)半(bàn)球建立(lì)了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过暗物质(zhì)流的(de)运(yùn)动(dòng)特征和第一个实(shí)验(yàn)室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到(dào)相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成(chéng)为暗(àn)物质所存在(一个人去巴基斯坦安全吗，中国人去巴基斯坦安全不zài)的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这(zhè)个(gè)实(shí)验(yàn)室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法提供相(xiāng)应的数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器(qì)的100倍(bèi)。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其(qí)中(zhōng)一个关(guān)键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物(wù)质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天体物(wù)理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘(mì)的效应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因(yīn)素。

如(rú)果这(zhè)一(yī)理论得(dé)到进一步(bù)的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在通过(guò)这样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然(rán)，这(zhè)些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在(zài)的实(shí)际(jì)证据(jù)。那么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗(àn)物质到底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动力！

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