宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻(xún)找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科学家们在(zài)过去的几十年(nián)当中(zhōng)进行(xíng)了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的(de)自然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体(tǐ)运(yùn)动的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他们(men)就会知(zhī)道(dào)，周围(wéi)一定有(yǒu)未知的天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星(xīng)运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升到星系(xì)或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事(shì)情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数(shù)千个星(xīng)系(xì)所(suǒ)组成的巨(jù)大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团的(de)质(zhì)量一般会使用到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要的数据是(shì)测量各(gè)个星系的(de)光(guāng)度。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用(yòng)光谱红移(yí)测(cè)量星系(xì)团中的(de)各个星(xīng)系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星(xīng)系团有(yǒu)99%的(de)质量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形式所存(cún)在，我们无(wú)什么是因果论证举例说明句子，什么是因果论证举例说明的方法法看(kàn)到。最诡异(yì)的是(shì)，在(zài)测量速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发现星(xīng)系团中很多星系(xì)的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的(de)引力是无法将它们(men)束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的(de)力量(liàng)在(zài)起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部(bù)分不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它们却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的(de)人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特(tè)福(fú)特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的(de)结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学(xué)家们会使用一种相对标(biāo)准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的(de)结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入(rù)其中。

于是科学(xué)家们(men)通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符(fú)合(hé)牛顿的力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不(bù)例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的(de)原因很可能(néng)就是存在着(zhe)一(yī)种我们看不到(dào)的物质，是(shì)这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒(héng)星轨道的(de)速(sù)度，估算在星系(xì)当中暗物质的质(zhì)量占整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一(yī)可(kě)以解释这个(gè)现(xiàn)象的(de)原因。在一项新的(de)研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之(zhī)间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不(bù)多，但是星系(xì)当中存在的恒星数(shù)量却只有银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分(fēn)崩离析。但是科(kē)学家们(men)使用最先进的(de)望远镜对其(qí)进(jìn)行了40个小时的详细测(cè)量之(zhī)后，发现星系(xì)中的(de)恒星运动(dòng)是可(kě)以用正(zhèng)常的(de)物质(zhì)和(hé)力(lì)学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么又(yòu)有人提出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已经被附近的(de)另一(yī)个大(dà)星系剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能(néng)就是(shì)人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可(kě)能在(zài)不(bù)同尺度(dù)空(kōng)间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在星(xīng)系(xì)团(tuán)之间的(de)相互作(zuò)用，科学(xué)家还(hái)引入了外部场(chǎng)效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在(zài)数百万(wàn)光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)什么是因果论证举例说明句子，什么是因果论证举例说明的方法味着我们需要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这些发现也(yě)让很多(duō)人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大部分的普通质(zhì)量都在(zài)星系的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星(xīng)系团大部分的质量(liàng)将位于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它(tā)的质量(liàng)区域到底是不是(shì)集(jí)中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显地(dì)看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其实这些星系本(běn)身(shēn)并不(bù)是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问题，而是这样极(jí)遥(yáo)远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这(zhè)个(gè)现象就(jiù)是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的(de)天体(tǐ)可能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞(dòng)或(huò)者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方法就是(shì)当(dāng)星团发生全(quán)部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测(cè)到的(de)质量气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物(wù)质则直接通过了这个区域，并(bìng)在(zài)两(liǎng)边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团的引力(lì)透镜研(yán)究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的(de)二(èr)值图像进行(xíng)连通域(yù)提(tí)取和标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形(xíng)看起(qǐ)来不应(yīng)该(gāi)是这(zhè)样的(de)，而随着暗物质(zhì)的(de)增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射(shè)的测量(liàng)值(zhí)，我(wǒ)们需(xū)要(yào)的暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字(zì)与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就(jiù)很好地解释(shì)了很(hěn)多(duō)不同的(de)观测结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是(shì)宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他(tā)的电磁(cí)作(zuò)用，只通(tōng)过引力来(lái)相互(hù)作(zuò)用。所(suǒ)以(yǐ)如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是(shì)什(shén)么？科学家(jiā)们已经提(tí)出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些不同的(de)目标(biāo)粒子所需要的实验(yàn)方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的(de)几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互(hù)作用的(de)“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任何实(shí)质性(xìng)的(de)发现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的地学(xué)实验室，这个(gè)实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个(gè)三层楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声称观测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有趣的事(shì)情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗(àn)物(wù)质会产(chǎn)生(shēng)周期(qī)性的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的(de)方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向正好达(dá)到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好(hǎo)达到(dào)了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的(de)倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个(gè)理论的(de)有效性。

因此科学家认(rèn)为这(zhè)可以用(yòng)来解释，研究人员们(men)所观测到的(de)周期(qī)性信号。当(dāng)然也可能(néng)有其(qí)他(tā)的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年(nián)度(dù)周期(qī)信号(hào)的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的(de)水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的(de)数量也符合(hé)这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南(nán)半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相同(tóng)的(de)实验(yàn)室(shì)，这里的季(jì)节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在(zài)这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质(zhì)流(liú)的运动特征(zhēng)和第(dì)一个(gè)实(shí)验室是一样(yàng)的(de)。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可(kě)以得到(dào)相同(tóng)的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存(cún)在的(de)非常有力的(de)证据了。但是(shì)由于这个实验室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供(gōng)的视野是(shì)哈(hā)勃红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭(shì)目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的(de)科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种(zhǒng)神秘的(de)效应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的(de)一个重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理论得(dé)到进一步的(de)证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的(de)行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大前提是要(yào)先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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