宇(yǔ)宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学(xué)家(jiā)们(men)在过去(qù)的几(jǐ)十(shí)年当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是(shì)却(què)没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学(xué)数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后(hòu)的(de)几(jǐ)百年(nián)来，当天(tiān)文学家们(men)发现(xiàn)某些(xiē)天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律的(de)时候，他们就会知道，周(zhōu)围一(yī)定(dìng)有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都是应用万(wàn)有引力定律所(suǒ)取得重大(dà)天(tiān)文成就的(de)例子(zi)。但(dàn)是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星团的尺度，事(shì)情(qíng)就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗(fú)里茨兹(zī)威基(jī)正在研究和测量后(hòu)发星系(xì)团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成的(de)巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可(kě)以(yǐ)确(què)定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测(cè)量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系(xì)团的(de)运动速度。当测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹(zī)威基(jī)彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是(s台湾领导者是谁，现任台湾领导者是谁hì)“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的是，在测量速(sù)度的过(guò)程中，兹威基发(fā)现星系团中(zhōng)很多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力(lì)是(shì)无法将它们束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星(xīng)系团(tuán)之外了(le)，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗(àn)质，它不发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是(shì)当时的人们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一次(cì)出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心(xīn)越远的(de)恒星在其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心(xīn)距离的(de)增加，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保持(chí)不变。可是根据牛(niú)顿的(de)万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，在星系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足(zú)够大的质(zhì)量(liàng)来吸引它们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相(xiāng)对标(biāo)准的(de)方法来解释暗(àn)物质的存(cún)在(zài)，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现异常的(de)结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电望远镜测量了(le)距离星系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们(men)的(de)太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速度(dù)，那么产生(shēng)以上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就是存在着(zhe)一(yī)种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的(de)引力效应将星系(xì)聚集在了(le)一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研(yán)究人员开始相信(xìn)暗物质(zhì)的(de)存在。科学(xué)家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系(xì)当中暗物质的质量(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(gè)现象的原(yuán)因。在一项新的研究当(dāng)中，科(kē)学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒(héng)星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河(hé)系(xì)不多(duō)，但是星系当中存在的恒星(xīng)数(shù)量(liàng)却只有银河系的千分之一(yī)。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗(àn)物质(zhì)，否(fǒu)则就会(huì)分(fēn)崩离(lí)析。但是科学家们使(shǐ)用最先(xiān)进的(de)望远镜(jìng)对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运动(dòng)是(shì)可以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释(shì)的。那么又有人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它(tā)的(de)附近没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造(zào)成这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能(néng)就是人(rén)类(lèi)对引力(lì)的理解还不够全(quán)面，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式(shì)是不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着它们(men)的(de)轨道(dào)，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不(bù)同的(de)方式(shì)。对于在星系团之(zhī)间的相互(hù)作用，科(kē)学家还引入(rù)了外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年的(de)规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味着我(wǒ)们需要对现在(zài)的物理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这些发(fā)现也让很(hěn)多人认为暗物(wù)质(zhì)假(jiǎ)说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的(de)星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质(zhì)量(liàng)都在(zài)星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际(jì)气体的(de)相互作用就(jiù)会导致温度的(de)急剧升(shēng)高(gāo)，速(sù)度大(dà)幅降低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大(dà)部分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区(qū)域。那么我们通过什么(me)来验证它的(de)质量(liàng)区域(yù)到底是不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形变。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球(qiú)上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨(jù)大(dà)的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这(zhè)个超大质(zhì)量(liàng)的(de)东西(xī)的引力，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是(shì)超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或(huò)者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对子弹星系(xì)团(tuán)观测的时候，发现它的(de)大质量区域(yù)并不是在中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以最(zuì)好(hǎo)的(de)解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发生(shēng)全部(bù)的(de)碰撞时，可(kě)被观测到的(de)质量气体被卡在(zài)了中间，暗(àn)物(wù)质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证台湾领导者是谁，现任台湾领导者是谁据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光(guāng)。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同(tóng)性的微波(bō)辐射。其中红色的(de)部(bù)分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的(de)区(qū)域，但实际上它们之间(jiān)的(de)温(wēn)差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学(xué)家们通过(guò)对前景背景分(fēn)离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一(yī)些峰(fēng)值的(de)幅度会(huì)减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的(de)测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗(àn)物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要(yào)的(de)暗物(wù)质(zhì)比例(lì)是一(yī)致的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简(jiǎn)单的理(lǐ)论(lùn)框架，就很好地解释了很多不同的观(guān)测(cè)结(jié)果。而暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它们(men)不(bù)参与任(rèn)何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过引力(lì)来相互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的存在(zài)，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)到(dào)底是什么？科学家们已经提出了(le)数十(shí)种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这些(xiē)不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式(shì)也不(bù)相同。在过(guò)去的(de)几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进(jìn)行了超过50次(cì)的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼(lóu)高的探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多(duō)年(nián)的数据(jù)收集，人们发(fā)现了一个有趣(qù)的事情。探(tàn)测(cè)率会(huì)在每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期(qī)性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着(zhe)银(yín)河系进行(xíng)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(de)速度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质(zhì)流(liú)，这个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半(bàn)年的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方向与太(tài)阳环(huán)绕银(yín)河系的方向是一致(zhì)的(de)，而另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完全一致(zhì)，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观测到的周期性(xìng)信号。当然也可能(néng)有其他的(de)情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异(yì)也可能(néng)是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游客的(de)数(shù)量(liàng)也符合这个周期的(de)规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了(le)一个几乎(hū)相同的(de)实验室(shì)，这(zhè)里的(de)季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗(àn)物质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里可以得(dé)到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非常有力(lì)的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以(yǐ)截至目前(qián)还无法提供相应的(de)数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野是(shì)哈勃(bó)红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜(jìng)其(qí)中一个关键的(de)用途就是探(tàn)索暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘(mì)，对于探测(cè)的结(jié)果，我们(men)只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心(xīn)的科(kē)学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效(xiào)应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或(huò)者说是(shì)生命(mìng)进(jìn)化(huà)的一个重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论(lùn)得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在(zài)通过这(zhè)样的(de)效应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推论(lùn)的大前(qián)提(tí)是要先找到(dào)暗物质存在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物质到底(dǐ)存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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