宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在(zài)科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什(shén)么(me)？人(rén)类为(wèi)了(le)寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在(zài)过去的(de)几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没(méi)有发现任何(hé)的有效证(zhèng)据。除(chú)了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们(men)发现某(mǒu)些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出(chū)现异(yì)常，不(bù)符合(hé)万(wàn)有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定有未知的(de)天体通(tōng)过(guò)引力在摄动它(tā)的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现(xiàn)了(le)海(hǎi)王(wáng)星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用(yòng)万有(yǒu)引力(lì)定律所取得重大天文(wén)成(chéng)就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和测量后发星系团的(de)质量(liàng)。这是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到(dào)两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法四川的拼音怎么拼写的，四川拼音怎么拼写读音的结果一(yī)致，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的(de)范(fàn)围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星(xīng)系的(de)光度。

第(dì)二种是(shì)动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测(cè)量星系团(tuán)中(zhōng)的各(gè)个星(xīng)系相对(duì)于星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果出(chū)来(lái)之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然是“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发(fā)座星系(xì)团有99%的(de)质量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很多星系的(de)速(sù)度比理论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可(kě)见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的(de)引力是无法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出了这样部(bù)分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的(de)一种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词(cí)才再一次(cì)出(chū)现。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星系中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的(de)运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不可(kě)思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引力定律(lǜ)，在星系当中如(rú)果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这种现象，科(kē)学(xué)家们(men)会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗(àn)物质的(de)存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及(jí)在(zài)Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位于银河系(xì)的(de)第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进行(xíng)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(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度(dù)的原因很(hěn)可(kě)能就是存在着一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物(wù)质，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多(duō)的研究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物(wù)质的存在。科学(xué)家根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的(de)速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科(kē)学家们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发(fā)现了(le)一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离(lí)地球大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小(xiǎo)和银(yín)河系(xì)不(bù)多(duō)，但(dàn)是星系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须(xū)存(cún)在(zài)暗物(wù)质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析(xī)。但是科学家们使用(yòng)最先进的(de)望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒星运动是可(kě)以用正常(cháng)的物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释(shì)的(de)。那么又(yòu)有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星(xīng)系剥离了(le)。奇(qí)怪的(de)是，它的附近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造(zào)成(chéng)这(zhè)些现象的除了(le)暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不(bù)够(gòu)全面，引力很可(kě)能在不同(tóng)尺度空间中的(de)工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现也让很多(duō)人(rén)认为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论(lùn)证据(jù)是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释的(de)“引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年(nián)的(de)子(zi)弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量都在星系的(de)气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相互作(zuò)用就会(huì)导致温度的急剧升高，速度(dù)大(dà)幅降低。所以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位(wèi)于所有这些(xiē)气体所在的中间区(qū)域。那(nà)么四川的拼音怎么拼写的，四川拼音怎么拼写读音的(me)我们通(tōng)过(guò)什(shén)么来验(yàn)证它(tā)的质量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的(de)形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的(de)被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天(tiān)体和(hé)我(wǒ)们地球(qiú)上的(de)观测者之间(jiān)。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东(dōng)西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力(lì)透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是(shì)暗物(wù)质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是(shì)当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质(zhì)量气体被卡在了(le)中间，暗物质则(zé)直(zhí)接通过了(le)这个区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存(cún)在的迄(qì)今(jīn)为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多(duō)亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通(tōng)域提取和标(biāo)记(jì)之后发(fā)现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的(de)，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质(zhì)大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒星运动所需(xū)要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致(zhì)的(de)。这就(jiù)意(yì)味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任(rèn)何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到了(le)暗物(wù)质存(cún)在的实际(jì)证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底是(shì)什么？科(kē)学(xué)家们已经(jīng)提出了数(shù)十种的(de)假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测(cè)器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学家声(shēng)称观测(cè)到了(le)某种信号。经过了20多年的数(shù)据(jù)收集，人(rén)们发现了(le)一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月降到最低(dī)，而且在(zài)20年当(dāng)中(zhōng)每(měi)年(nián)都是一(yī)样。一些科学家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我们(men)讲了(le)太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗物(wù)质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳(yáng)环绕银(yín)河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的(de)方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗(àn)物(wù)质流最(zuì)快(kuài)的时(shí)段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人(rén)员(yuán)们(men)所观测到的周期(qī)性信号。当(dāng)然也可能有其他(tā)的情况，造成这(zhè)种年度(dù)周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合这个周(zhōu)期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们(men)又在南(nán)半球(qiú)建(jiàn)立(lì)了(le)一个几乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的(de)实验室正好相(xiāng)反，而(ér)在这里(lǐ)，地(dì)球穿(chuān)过暗(àn)物(wù)质流的运动特(tè)征和(hé)第一个实验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如(rú)果在这里可以得(dé)到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的证据了(le)。但是由于这个(gè)实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还(hái)无法提供(gōng)相应(yīng)的(de)数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽(kuān)视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关(guān)键(jiàn)的用(yòng)途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这(zhè)一(yī)理论(lùn)得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意(yì)味着人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论(lùn)的(de)大前提是要先找到暗(àn)物质存在(zài)的(de)实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力(lì)！

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