宇宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何(hé)会存在科学(xué)无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗(àn)物质存(cún)在(zài)的证据，科(kē)学家们在过去(qù)的(de)几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何(hé)的有效证(zhèng)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(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天体运(yùn)动的(de)规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来(lái)，当天文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出现(xiàn)异(yì)常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知(zhī)道(dào)，周(zhōu)围(wéi)一定有(yǒu)未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星的(de)发(fā)现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就(jiù)的例(lì)子。但是(shì)这些发(fā)现都(dōu)是(shì)在恒星(xīng)系统的(de)尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星(xīng)系或(huò)者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗(fú)里茨(cí)兹威基正巾帼不让须眉的意思下一句是什么，巾帼不让须眉是什么意思在研究和(hé)测量后发(fā)星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星(xīng)系(xì)团的质量(liàng)一(yī)般会使用到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致(zhì)，就可(kě)以确(què)定(dìng)其质量的(de)范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的数(shù)据(jù)是测(cè)量(liàng)各个星(xīng)系(xì)的光度(dù)。

第二种是(shì)动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红(hóng)移测量(liàng)星系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对(duì)于星系团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度(dù)学质(zhì)量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以可见(jiàn)光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系团中很多星系的速度比理(巾帼不让须眉的意思下一句是什么，巾帼不让须眉是什么意思lǐ)论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见(jiàn)星系的质量(liàng)所产生的引力是无(wú)法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出(chū)星(xīng)系团之(zhī)外了(le)，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是(shì)它(tā)们(men)却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是(shì)当(dāng)时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再(zài)一次出现。天(tiān)文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在(zài)其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的(de)增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可(kě)是根据(jù)牛顿的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系(xì)当中如果没有足够大的质量来(lái)吸引(yǐn)它(tā)们(men)，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标准的(de)方法来解(jiě)释暗物(wù)质的(de)存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如果出(chū)现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是(shì)科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更(gèng)远距(jù)离的氢元素，发(fā)现它们的(de)旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系(xì)位于银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际(jì)速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很可(kě)能就(jiù)是(shì)存在(zài)着一种我们看(kàn)不到的(de)物质(zhì)，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系聚(jù)集在了一起。

也(yě)是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当(dāng)中暗物(wù)质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的(de)原(yuán)因(yīn)。在(zài)一项新的研究(jiū)当中，科学家们发(fā)现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发现了(le)一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是(shì)星(xīng)系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量却只有银河系的(de)千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们(men)使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个(gè)小时的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那(nà)么又有(yǒu)人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另一个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物(wù)质(zhì)的假(jiǎ)说之外(wài)，另一(yī)种可(kě)能就是人(rén)类对引(yǐn)力的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的(de)工作(zuò)方式是(shì)不同的，这意(yì)味着在(zài)行星系尺度(dù)中的(de)天体会沿着它们(men)的轨道，按照(zhào)我们(men)所理解的方式(shì)运动。但(dàn)是上升到星系和(hé)星团的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互作(zuò)用则是(shì)不同(tóng)的(de)方式。对于在星系团之(zhī)间的(de)相(xiāng)互(hù)作用，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是(shì)在(zài)数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼此特(tè)殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在(zài)的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的(de)理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光(guāng)年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它(tā)们(men)大部分的(de)普通质量都在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相互作用就(jiù)会(huì)导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升高，速(sù)度(dù)大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的质量将位于所有这(zhè)些(xiē)气体(tǐ)所在的(de)中间区域。那么我们通(tōng)过(guò)什么来验证(zhèng)它(tā)的质量区域到(dào)底是(shì)不(bù)是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片中我们(men)可以明(míng)显地(dì)看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些星系(xì)本身并不(bù)是(shì)真的被扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者之(zhī)间。被(bèi)一个(gè)质量超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团(tuán)观测的(de)时(shí)候，发(fā)现它的大(dà)质量区域并不(bù)是在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观(guān)测到的质量气体被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通过(guò)了(le)这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间背(bèi)景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较(jiào)高(gāo)的(de)区(qū)域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相(xiāng)对较(jiào)冷(lěng)的区域(yù)，但实际(jì)上它们之间的温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图(tú)形看起来不(bù)应该是这样的，而随着暗(àn)物质的(de)增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微(wēi)波(bō)背景辐射的测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物质大(dà)约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不同(tóng)的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来(lái)相互(hù)作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就(jiù)相当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了数(shù)十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的(de)目标粒子所需要的实(shí)验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看(kàn)不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却没有任何(hé)实(shí)质性的发(fā)现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼高的探测器(qì)，一(yī)直(zhí)致(zhì)力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学(xué)家声称观(guān)测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数(shù)据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事(shì)情(qíng)。探测率(lǜ)会(huì)在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些科学(xué)家认为这可(kě)能是人类发现暗物质的(de)第一(yī)个直接证据(jù)。

但是为什么暗(àn)物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的(de)年度信号呢(ne)？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河系(xì)进行移动，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也在以这样的(de)速(sù)度在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程(chéng)中(zhōng)会(huì)产生相(xiāng)应(yīng)的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的时(shí)间，地(dì)球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕(rào)银(yín)河系的方(fāng)向是(shì)一致的，而另(lìng)外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太(tài)阳的(de)方(fāng)向正(zhèng)好达到完全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认为这可(kě)以用(yòng)来(lái)解释，研(yán)究人(rén)员(yuán)们(men)所观测到的(de)周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度周期(qī)信号的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连(lián)意(yì)大(dà)利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在(zài)南半球建立了一个(gè)几乎相同的(de)实(shí)验室，这里的季节与之前(qián)的实验室正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了(le)。但是由(yóu)于这个(gè)实(shí)验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截至目(mù)前还无法提供(gōng)相应(yīng)的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器提供的视野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的(de)100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用途就是探索暗(àn)物质背(bèi)后的(de)奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验(yàn)室粒子天体物理中心的(de)科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得(dé)到进(jìn)一步的证实，那(nà)么遍布(bù)宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着(zhe)人(rén)类并不孤(gū)单(dān)呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质正在巾帼不让须眉的意思下一句是什么，巾帼不让须眉是什么意思通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要(yào)先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴(bàn)们(men)，你们(men)觉(jué)得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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