宇宙是“人为制造”的(de)？为何(hé)会存(cún)在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了(le)寻(xún)找暗物质(zhì)存在(zài)的证据(jù)，科学家们在(zài)过(guò)去的几十年当中进行(xíng)了超过50次的(de)长期实验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任(rèn)何(hé)的有效证据。除(chú)了一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭(jiē)示了(le)宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家们(men)发现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力(lì)定律的时候，他们(men)就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知(zhī)的(de)天体通过(guò)引力在摄动(dòng)它的(de)轨(guǐ)道。比如在18劳心者治人劳力者治于人这句话的意思是什么，劳心者治人 劳力者治于人是什么意思46年(nián)，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过天王(wáng)星(xīng)运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并且发(fā)现(xiàn)了海(hǎi)王星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是(shì)应用万有(yǒu)引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基(jī)正(zhèng)在研(yán)究(jiū)和测量后(hòu)发星(xīng)系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系团(tuán)，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团的(de)质量一(yī)般会(huì)使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可(kě)以确定其质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度(dù)学的(de)质(zhì)量"，需要的数(shù)据(jù)是测量各(gè)个星系的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测量星系团(tuán)中的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系团有(yǒu)99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的(de)速(sù)度比(bǐ)理(lǐ)论上(shàng)要快(kuài)得多，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法(fǎ)将它(tā)们(men)束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团(tuán)之外(wài)了，除非有一种神(shén)秘的(de)力量在起作(zuò)用，这种力(lì)量(liàng)来(lái)源于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出了(le)这样部分不(bù)可见的(de)暗(àn)质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这(zhè)个(gè)词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测仙(xiān)女(nǚ)座星系中(zhōng)的(de)恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运行速(sù)度就会(huì)越慢。但是他们观(guān)测的结果(guǒ)却(què)让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持(chí)不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的(de)万有引力定(dìng)律(lǜ)，在(zài)星(xīng)系(xì)当中如果没有足够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对(duì)标准的(de)方法来解(jiě)释暗物(wù)质(zhì)的存在(zài)，这种方(fāng)法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力量(liàng)进入其中。

于(yú)是(shì)科学家们(men)通过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离星系中心更(gèng)远距离(lí)的(de)氢元素(sù)，发现(xiàn)它们(men)的旋(xuán)转速(sù)度并不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度(dù)远远大于(yú)理论(lùn)速度，那么(me)产生以上这种(zhǒng)向心加速度的(de)原因很可能(néng)就是存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了(le)一起。

也(yě)是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物(wù)质的存(cún)在。科(kē)学(xué)家根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物(wù)质并不是(shì)唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远(yuǎn)恒(héng)星之(zhī)间(jiān)，也会出(chū)现(xiàn)速度(dù)上(shàng)的微小差异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发(fā)现了(le)一个反(fǎn)常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数(shù)量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物(wù)质(zhì)，否则就会分崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使(shǐ)用最先进的(de)望远镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时(shí)的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是(shì)可以用正常的(de)物质和力学定(dìng)律来解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的另(lìng)一个大星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它(tā)的附近(jìn)没(méi)有(yǒu)任何星系存在(zài)。造(zào)成这(zhè)些现象的除(chú)了暗(àn)物质的(de)假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不(bù)够全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺度(dù)空间中的工(gōng)作方式是不(bù)同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按(àn)照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于(yú)在星系(xì)团(tuán)之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引(yǐn)入了(le)外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规(guī)模(mó)上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间会(huì)产生对(duì)彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们需要对现(xiàn)在(zài)的物(wù)理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认(rèn)为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于暗物质(zhì)存在(zài)的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没(méi)法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光(guāng)年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星(xīng)系团(tuán)所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它们大(dà)部分(fēn)的普通(tōng)质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低(dī)。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团(tuán)大部分的(de)质量(liàng)将(jiāng)位于所有这些(xiē)气体所在(zài)的中间(jiān)区(qū)域。那么我们通过(guò)什么来验证它的(de)质(zhì)量区域(yù)到底(dǐ)是不是(shì)集(jí)中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了(le)，也(yě)不是(shì)韦伯望劳心者治人劳力者治于人这句话的意思是什么，劳心者治人 劳力者治于人是什么意思(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是这(zhè)样极(jí)遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测(cè)者(zhě)之(zhī)间(jiān)。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系(xì)的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天(tiān)体(tǐ)可能是超大(dà)质量的黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就是(shì)当星(xīng)团发(fā)生全部的(de)碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认为是暗(àn)物(wù)质存在的迄(qì)今为止最(zuì)好的(de)理论证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度(dù)较高的区域，蓝(lán)色(sè)则表示相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们通过(guò)对(duì)前景背景(jǐng)分离后(hòu)的二值图(tú)像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值(zhí)，我们需要(yào)的(de)暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当(dāng)中恒(héng)星运动所需(xū)要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理(lǐ)论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了很多(duō)不同(tóng)的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过(guò)引力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科学(xué)家们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的(de)实验方式(shì)也(yě)不相同(tóng)。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不(bù)会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没(méi)有任何实(shí)质性的发现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山(shān)下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地(dì)学(xué)实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年(nián)以(yǐ)来(lái)，这里的科学家声称观(guān)测(cè)到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到(dào)峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到最劳心者治人劳力者治于人这句话的意思是什么，劳心者治人 劳力者治于人是什么意思低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学(xué)家认为这可(kě)能是(shì)人(rén)类发现暗(àn)物质(zhì)的(de)第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的(de)年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系(xì)进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物(wù)质流(liú)，这个过(guò)程中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕(rào)太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有半年的(de)时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系(xì)的方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不(bù)影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当(dāng)然也(yě)可能有(yǒu)其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山(shān)上的积(jī)雪，甚至连(lián)意(yì)大利(lì)游客(kè)的数量也符合这个(gè)周期(qī)的规律。

所以，科学家们又(yòu)在(zài)南半球建(jiàn)立了(le)一个几乎(hū)相(xiāng)同(tóng)的实验室，这里的季节与之前(qián)的(de)实验室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运动特(tè)征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到相同的信号(hào)，就(jiù)可以成为暗(àn)物质所存在的非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还(hái)无法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜(jìng)相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键的(de)用途(tú)就是探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极(jí)有可(kě)能拥有另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物(wù)质效应(yīng)，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者说是(shì)生命进化的一个(gè)重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不会(huì)意味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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