宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什么？人类为了(le)寻(xún)找暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们(men)在(zài)过去的几十年当中进行(xíng)了超过50次(cì)的(de)长期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据(jù)。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定(dìng)律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当(dāng)天文学家(jiā)们(men)发现某些(xiē)天体运行轨道出(chū)现异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律的时候，他(tā)们就会知道(dào)，周围(wéi)一定有未(wèi)知的(de)天体(tǐ)通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天(tiān)王星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力(lì)定(dìng)律所(suǒ)取(qǔ)得(dé)重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的(de)尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事(shì)情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研(yán)究(jiū)和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由(yóu)数(shù)千个星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星系(xì)团(tuán)，这(zhè)些星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可以确(què)定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动(dòng)力学(xué)质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团(tuán)中(zhōng)的各个星系相对于星系团(tuán)的(de)运动速度。当测(cè)量(liàng)结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力(lì)学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基(jī)发(fā)现星系(xì)团中(zhōng)很多(duō)星系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物(wù)质(zhì)。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是(shì)当时的人们对这(zhè)样(yàng)的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再一次出现。天(tiān)文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的(de)恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距(jù)离的(de)增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就(jiù)被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们(men)会(huì)使用一(yī)种相对标准的方法来解释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种方法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其(qí)中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通过(guò)射(shè)电(diàn)望远(yuǎn)镜测量(liàng)了(le)距离星系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银(yín)河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计算，太阳(yáng)系的(de)运(yùn)行速度(dù)应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向心(xīn)加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应将星系(xì)聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒(héng)星(xīng)轨道的速(sù)度，估算在星系(xì)当(dāng)中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗(àn)物质(zhì)并不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个现象的(de)原因。在一(yī)项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没(méi)有引(yǐn)力(lì)效应的(de)遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会(huì)出(chū)现速度(dù)上的微小差异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒星数量(liàng)却(què)只有银河系的千分之一(yī)。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系(xì)必须存在暗物质(zhì)，否则(zé)就会分崩离(lí)析。但(dàn)是科学(xué)家们使用(yòng)最(zuì)先进(jìn)的望(wàng)远镜对(duì)其进行了40个小时的(de)详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星系(xì)中的恒星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的另一个(gè)大星系(xì)剥离(lí)了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附(fù)近(jìn)没有任(rèn)何星系存在。造成(chéng)这(zhè)些现象的除了(le)暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力(lì)很可(kě)能在不(bù)同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作(zuò)方式(shì)是不同的(de)，这意味着在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照(zhào)我们(men)所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作用则是不同的(de)方式(shì)。对于在星系(xì)团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场效应(yīng)的(de)概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量(liàng)之(zhī)间会产生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物(wù)质存(cún)在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的(de)星团(tuán)，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们(men)通过(guò)什么来(lái)验证(zhèng)它(tā)的质量(liàng)区域到底是(shì)不是(shì)集中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当(dāng)中(zhōng)第(dì)一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不(bù)是真的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们(men)地球上的观(guān)测者之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大(dà)质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是(shì)超(chāo)大质(zhì)量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对子(zi)弹星系团观测的(de)时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在中间，而(ér)是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗(àn)物(wù)质则(zé)直接(jiē)通(tōng)过了这(zhè)个区域，并在两边形成了(le)引力透镜(jìng)。对子弹星系团的(de)引力透镜(jìng)研(yán循序渐进是什么意思解释，女生说循序渐进是什么意思)究(jiū)也被认为是(shì)暗(àn)物质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经过了130多(duō)亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下(xià)了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度(dù)较(jiào)高的(de)区(qū)域，蓝色则(zé)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之一。

科学(xué)家们(men)通过对前景背景分离(lí)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(zhòu)当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗(àn)物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的(de)暗(àn)物质比例是一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

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(guān)测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存在(zài)着(zhe)某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它(tā)们不参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作(zuò)用，只(zhǐ)通(tōng)过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒(lì)子到底(dǐ)是(shì)什么(me)？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需(xū)要的实验方式也不相(xiāng)同。在过(guò)去(qù)的几十年当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质性(xìng)的发现，除(chú)了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下(xià)1400米处的(de)地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地学实(shí)验室(shì)，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一直致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的(de)科学家声称(chēng)观(guān)测到(dào)了某(mǒu)种(zhǒng)信(xìn)号。经(jīng)过了(le)20多年的(de)数据收(shōu)集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到(dà循序渐进是什么意思解释，女生说循序渐进是什么意思o)最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每(měi)年(nián)都是一(yī)样。一些科学(xué)家认为这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行移(yí)动，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存(cún)在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以这样(yàng)的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流，这个过(guò)程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)太(tài)阳进行(xíng)旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致的(de)，而另外半年则(zé)与(yǔ)之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全(quán)一致，这是(shì)理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这(zhè)可(kě)以用来解释，研究人员们(men)所(suǒ)观测到(dào)的周(zhōu)期性信号(hào)。当然也可(kě)能有其(qí)他的情况(kuàng)，造成这种年(nián)度周期(qī)信号的差异(yì)也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客(kè)的数量也符(fú)合这个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们(men)又(yòu)在南(nán)半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前(qián)的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质(zhì)流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可(kě)以得到(dào)相(xiāng)同的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质所存在的(de)非常(cháng)有(yǒu)力的(de)证据了。但是由于这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个(gè)关键的用(yòng)途就是(shì)探(tàn)索暗物(wù)质背(bèi)后(hòu)的奥秘(mì)，对(duì)于探测(cè)的结(jié)果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了(le)。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物(wù)理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们(men)极有可能(néng)拥有另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一个重要(yào)因(yīn)素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的(de)动(dòng)力！

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