宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在(zài)过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭(jiē)示(shì)了(le)宇宙中天体运动的(de)规律。往后的几百年来，当天文学家们(men)发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异(yì)常，不(bù)符(fú)合万有引力定(dìng)律的时候(hòu)，他们(men)就会知(zhī)道，周围一(yī)定有未知的天体通过(guò)引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了(le)海王星(xīng)的(de)存(cún)在。另外(wài)，哈(hā)雷彗(huì)星、冥(míng)王(wáng)星的发(fā)现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重大(dà)天文成就的(de)例子。但是(shì)这些发现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可当我们(men)上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千(qiān)个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系团，这些星(xīng)系(xì)被(bèi)引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的(de)质(zhì)量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测(cè)量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利用光(guāng)谱红移测(cè)量(liàng)星(xīng)系团中的各个星系相(xiāng)对(duì)于星系团的运(yùn)动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然(rán)是“光度(dù)学(xué)质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座(zuò)星(xīng)系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不(bù)以(yǐ)可见光的(de)形(xíng)式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发(fā)现星系(xì)团中很多(duō)星系的(de)速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这些可(kě)见星系的(de)质量(liàng)所产生的引(yǐn)力是无(wú)法将它(tā)们束(shù)缚在星系(xì)团(tuán)内(nèi)的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们(men)却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不(bù)屑(xiè)一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再(zài)一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中的恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来(lái)说，距离(lí)中心(xīn)越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结(jié)果却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几(jǐ)乎(hū)保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外(wài)围的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来(lái)解释暗物质(zhì)的存(cún)在，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星系当中气(qì)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(zhuǎn)速度。如(rú)果出现异常的(de)结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电望远(yuǎn)镜测量了距离星(xīng)系中心(xīn)更远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它(tā)们(men)的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河(hé)系的(de)第(dì)三悬臂之上，距离银(yín)河系(xì)中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进(jìn)行计(jì)算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理(lǐ)论速度(dù)，那(nà)么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原(yuán)因很(hěn)可(kě)能就(jiù)是存在着一种我们(men)看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员(yuán)开始相信暗(àn)物质的(de)存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不(bù)是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银河系(xì)不(bù)多，但(dàn)是星系当中存(cún)在的恒星数(shù)量却(què)只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质(zhì)，否(fǒu)则(zé)就会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对其进(jìn)行了(le)40个小时(shí)的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和力学定律来(lái)解释(shì)的。那(nà)么(me)又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附(fù)近(jìn)没(méi)有任何星(xīng)系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗(àn)物质的假说(shuō)之(zhī)外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺度空间中的工作方式(shì)是不(bù)同(tóng)的，这(zhè)意味着(zhe)在行星(xīng)系(xì)尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着(zhe)它们(men)的轨道，按照(zhào)我们所理解的(de)方式运(yùn)动。但是上(shàng)升(shēng)到星系(xì)和星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是(shì)不(bù)同的方式。对(duì)于在星系团之间的(de)相互作用，科(kē)学家(jiā)还引入了外部(bù)场效应的概念，指的是在数(shù)百万(wàn)光(guāng)年的规模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立(lì)，这意味着我(wǒ)们(men)需要对现在的物理定(dìng)律进行修正英红九号是名茶吗，英九红茶叶价格一览表，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光(guāng)年的(de)子弹星(xīng)系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大(dà)部(bù)分的普通质量都在星系(xì)的气体当(dāng)中。当(dāng)星团(tuán)以1000万(wàn)公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧升高，速度英红九号是名茶吗，英九红茶叶价格一览表大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系团大部(bù)分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过(guò)什么(me)来验证它的质(zhì)量区域(yù)到底是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可(kě)以明显地看(kàn)到(dào)很多星系(xì)似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形变。其实这些(xiē)星系(xì)本身并不是真(zhēn)的(de)被扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什(shén)么(me)问题，而(ér)是这样(yàng)极(jí)遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球上(shàng)的(de)观测(cè)者之间。被(bèi)一个质量(liàng)超级(jí)巨大(dà)的天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个(gè)现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人(rén)们(men)对(duì)子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不(bù)是在中间，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好的(de)解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间(jiān)，暗物质(zhì)则(zé)直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并在(zài)两(liǎng)边(biān)形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星系团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也(yě)被(bèi)认为是暗物质存在的(de)迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同(tóng)性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景(jǐng)背景分离(lí)后的二(èr)值图像进(jìn)行连通域提取和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐射的(de)测量值，我们需要的暗物(wù)质大(dà)约(yuē)是(shì)普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系(xì)当中(zhōng)恒星(xīng)运(yùn)动所需要(yào)的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致(zhì)的(de)。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很(hěn)多不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其(qí)他(tā)的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找到这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存(cún)在的(de)实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不(bù)同的(de)目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实验(yàn)方(fāng)式也不(bù)相同(tóng)。在过去的几十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗(àn)物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实(shí)质性的发现，除了(le)一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地学(xué)实(shí)验(yàn)室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测(cè)到了某(mǒu)种信(xìn)号。经过(guò)了(le)20多年的数(shù)据收集，人们发现了(le)一个有趣的(de)事情。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰(fēng)值，然(rán)后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每年都是(shì)一样(yàng)。一些(xiē)科(kē)学家认为(wèi)这可(kě)能是人类发现(xiàn)暗物质的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么(me)暗(àn)物质会产生(shēng)周期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系进行移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程中会(huì)产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银(yín)河(hé)系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际(jì)的情(qíng)况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影响这(zhè)个理论(lùn)的(de)有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的周期性信号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成这(zhè)种年度周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一(yī)个(gè)几乎相同的实(shí)验室，这里(lǐ)的(de)季节与之(zhī)前的(de)实(shí)验室正好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个(gè)实验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以得(dé)到相(xiāng)同的信号，就可(kě)以成为暗物(wù)质所(suǒ)存在的(de)非常有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应(yīng)的(de)数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的(d英红九号是名茶吗，英九红茶叶价格一览表e)望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器(qì)提供的视(shì)野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗(àn)物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说(shuō)是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进一步的证实，那么(me)遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味(wèi)着人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应(yīng)创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持(chí)是我更新的动(dòng)力！

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