宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们(men)在过去的几十(shí)年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任何的有效证据。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，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了(le)万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规律。往(wǎng)后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现(xiàn)都(dōu)是应用(yòng)万有引力(lì)定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但(dàn)是这些(xiē)发现都是(shì)在恒星系统的(de)尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学(xué)家弗里茨(cí)兹威基正在(zài)研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个(gè)由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚在一(yī)起。测量星系(xì)团(tuán)的(de)质量一般会使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确(què)定其(qí)质(zhì)量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量(liàng)的计算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量星(xīng)系团中(zhōng)的各(gè)个星系(xì)相对于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当测量结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的(de)质量并不(bù)以可见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威(wēi)基(jī)发(fā)现星系团中很多星(xīng)系(xì)的速度比理论(lùn)上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星(xīng)系(xì)的(de)质量所产生的(de)引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团内的(de)，它(tā)多多担待是什么意思 多多担待是敬语吗们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出(chū)了(le)这样(yàng)部分不(bù)可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人(rén)们(men)对(duì)这(zhè)样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出(chū)现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的(de)恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距离中心(xīn)越(yuè)远的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但(dàn)是他(tā)们(men)观测(cè)的结(jié)果却让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的(de)质(zhì)量来吸引它(tā)们(men)，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学家(jiā)们会使用一种相对标准的方法来(lái)解释暗物(wù)质的(de)存在，这种方法就(jiù)是测量星(xīng)系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上(shàng)气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于(yú)是科(kē)学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离(lí)星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发(fā)现(xiàn)它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定(dìng)律。我(wǒ)们(men)的(de)太阳系也(yě)不例外，太阳系(xì)位于银河系的(de)第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有引力(lì)定律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的(de)运(yùn)行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速(sù)度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度(dù)，那么产生(shēng)以上这(zhè)种向心加速(sù)度的(de)原(yuán)因很(hěn)可能就是(shì)存在(zài)着(zhe)一种我们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星(xīng)系(xì)聚(jù)集在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越(yuè)来(lái)越多的研(yán)究人员开(kāi)始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算(suàn)在星系当中暗物质(zhì)的质量(liàng)占(zhàn)整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的(de)原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学家(jiā)们(men)发现，几乎没(méi)有引力(lì)效应(yīng)的(de)遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学家还发(fā)现了一个(gè)反常的(de)星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多(duō)，但是星系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的(de)千分之一(yī)。

所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，该星系必须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先进(jìn)的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的(de)物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一个大(dà)星系剥(bō)离了(le)。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何星系(xì)存在(zài)。造成(chéng)这些(xiē)现象的(de)除了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是人类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的(de)工(gōng)作方(fāng)式是不同的(de)，这意味着在行(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(de)方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的(de)相互(hù)作用，科学(xué)家(jiā)还引(yǐn)入了外(wài)部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意(yì)味(wèi)着我们需要对现(xiàn)在的物(wù)理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认(rèn)为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但(dàn)是(shì)在宇宙当中还有(yǒu)关(guān)于暗物质存(cún)在的其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大部分的(de)普通质(zhì)量都(dōu)在星系(xì)的(de)气体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的(de)时(shí)候，星(xīng)际(jì)气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大(dà)部分的(de)质量将位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域(yù)。那(nà)么我们通过(guò)什么来验证它的质量区域到(dào)底是不(bù)是集中在(zài)中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地(dì)看(kàn)到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远的天(tiān)体和我们地(dì)球上(shàng)的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东(dōng)西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的(de)光都发生了(le)扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大(dà)质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的(de)时候(hòu)，发(fā)现它的大质(zhì)量区域并不是在中间(jiān)，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测到(dào)的(de)质量(liàng)气体被(bèi)卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在(zài)两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的微波(bō)辐射。其中红色的部(bù)分表(biǎo)示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的(de)温差只(zhǐ)多多担待是什么意思 多多担待是敬语吗有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们(men)通(tōng)过(guò)对前(qián)景(jǐng)背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来不应(yīng)该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得(dé)看起来(lái)“和(hé)谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质(zhì)大(dà)约是普通(tōng)物质(zhì)的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当(dāng)中恒星运(yùn)动所需(xū)要的暗(àn)物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架(jià)，就很好地解释了(le)很多(duō)不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了(le)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在(zài)的实(shí)际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种(zhǒng)的假想目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻(xún)找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要(yào)的(de)实验方式也不相同。在过去的几十年(nián)当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们(men)已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性(xìng)的发现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室(shì)，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科(kē)学家声称观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多年的数据(jù)收集(jí)，人们发(fā)现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降(jiàng)到(dào)最(zuì)低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些(xiē)科学家认为这可(kě)能是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第(dì)一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年(nián)度信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移(yí)动，那(nà)么如果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意(yì)味着我们也在(zài)以这(zhè)样的速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应的(de)振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太(tài)阳(yáng)进(jìn)行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地球与太(tài)阳的(de)方向正(zhèng)好达到完全(quán)一(yī)致，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的(de)平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的(de)有效性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究人员(yuán)们(men)所(suǒ)观测(cè)到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信号的差(chà)异也可能是温(wēn)度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连(lián)意大利游客(kè)的(de)数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立(lì)了一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗(àn)物质(zhì)流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相(xiāng)同的信号(hào)，就可以成为暗物(wù)质所存(cún)在的非常有力的(de)证据了(le)。但(dàn)是由于(yú)这(zhè)个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外多多担待是什么意思 多多担待是敬语吗仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存在，它(tā)们极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命(mìng)的(de)诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人(rén)类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物质(zhì)正在(zài)通过(guò)这样的效应创(chuàng)造生命(mìng)。当然，这(zhè)些(xiē)推论(lùn)的大前(qián)提是要先找到暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我更(gèng)新的动力！

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