宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的(de)？为何会(huì)存在科学无法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什(shén)么(me)？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存在的(de)证据，科(kē)学家们在过去的几十(shí)年当中进行了超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但(dàn)是却没(méi)有发现任(rèn)何的(de)有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示(shì)了(le)宇宙中天体(tǐ)运动的(de)规律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们(men)就会知(zhī)道，周围一(yī)定有未知的天体通(tōng)过引力(lì)在(zài)摄动(dòng)它的(de)轨道(dào)。比(bǐ)如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨(guǐ)道的异(yì)常，推(tuī)算并且发现了(le)海王星的(de)存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是(shì)应(yīng)用万有引(yǐn)力(lì)定律所取得重大天(tiān)文成就的(de)例子。但是(shì)这些发现(xiàn)都是在(zài)恒(héng)星系(xì)统的(de)尺度当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺度，事(shì)情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在(zài)研究和测(cè)量(liàng)后(hòu)发星(xīng)系团(tuán)的质量。这是一个由数(shù)千(qiān)个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可(kě)以(yǐ)确定(dìng)其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测(cè)量各个星(xīng)系的光度(dù)。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发座(zuò)星系(xì)团有99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可(kě)见光(guāng)的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无(wú)法看(kàn)到。最诡异(yì)的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的引力是无法将(jiāng)它们(men)束(shù)缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出(chū)星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力(lì)量在起(qǐ)作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出(chū)了这样部(bù)分不可见的(de)暗质，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次(cì)出(chū)现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯(kěn)特福特(tè)在观(guān)测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒(héng)星运动。理论(lùn)上来说，距(jù)离(lí)中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速(sù)度就会越慢。但(dàn)是他们观测的(de)结果却让人(rén)感到(dào)不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的(de)增加，恒星的(de)旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可(kě)是根(gēn)据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大的质量(liàng)来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于(yú)这种现象(xiàng)，科学家们(men)会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的(de)存(cún)在，这种方(fāng)法就是测量星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入(rù)其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发现它们的(de)旋(xuán)转速度并(bìng)不符(fú)合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例外(wài)，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银(yín)河(hé)系旋转，这个实际速(sù)度(dù)远远大(dà)于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可(kě)能就(jiù)是存在着一种我们看(kàn)不(bù)到的(de)物(wù)质，是(shì)这(zhè)些暗(àn)物(wù)质的引力效(xiào)应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究(jiū)人(rén)员开(kāi)始相信暗物质的存(cún)在。科学(xué)家根据(jù)星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释(shì)这(zhè)个现象(xiàng)的(de)原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星(xīng)之间，也(yě)会出(chū)现(xiàn)速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不(bù)多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一(yī)。

所以在理论上，该(gāi)星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学(xué)家(jiā)们使用(yòng)最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也(yě)许该星系的暗(àn)物质(zhì)，已经被(bèi)附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对(duì)引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可(kě)能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会(huì)沿(yán)着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和(hé)星(xīng)团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引(yǐn)入了外(wài)部场效应的(de)概念，指(zhǐ)的(de)是在数(shù)百万光年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊(shū)的(de)效(xiào)果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需(xū)要对(duì)现在的物(wù)理定律(lǜ)进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物(wù)质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物质存在(zài)的其(qí)他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿(yì)光(guāng)年的子弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互作用(yòng)就(jiù)会导致温度(dù)的(de)急剧升高(gāo)，速度大(dà)幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这些气(qì)体所(suǒ)在的中(zhōng)间(jiān)区(qū)域(yù)。那么我们(men)通过什(shén)么来验证它的(de)质量区域到底是不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲(qū)了(le)，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东(dōng)西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星系(xì)团(tuán)观测的时候，发现它的(de)大(dà)质量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方(fāng)法就是(shì)当星团(tuán)发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过了(le)这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系(xì)团的引力(lì)透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的在职教育是什么意思，补充在职是什么意思光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可见光(guāng)终于(yú)可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上(shàng)留下(xià)了各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们(men)通过(guò)对前景(jǐng)背景分(fēn)离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该是这样(yàng)的，而(ér)随(suí)着暗物质的增加(jiā)，一(yī)些(xiē)峰值的幅度(dù)会减小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量值，我们(men)需要(yào)的暗物质大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星(xīng)系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意(yì)味着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解(jiě)释(shì)了很(hěn)多不同的(de)观(guān)测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当(dāng)中(zhōng)存(cún)在着某种类型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与任何其他(tā)的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以如果(guǒ)能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当(dāng)于找到了(le)暗物质存在(zài)的实际(jì)证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什(shén)么？科学家们(men)已经(jīng)提出了(le)数(shù)十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而(ér)要寻找这些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎(hū)不会与常规物(wù)质相互作用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了(le)一(yī)个(gè)地方，意大利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球(qiú)上最大(dà)的地(dì)学(xué)实验室(shì)，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一(yī)直致力(lì)于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的(de)周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科(kē)学家(jiā)声称(chēng)观测到了某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的(de)数据收集，人们发现了(le)一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一些科学(xué)家认为这可能(néng)是人(rén)类发现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但(dàn)是(shì)为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生周期(qī)性的年度(dù)信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的(de)速度在(zài)穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会(huì)产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同(tóng)时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另(lìng)外(wài)半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳(yáng)的(de)方向正好达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这(zhè)可(kě)以用(yòng)来解(jiě)释，研究人员(yuán)们所观(guān)测到(dào)的周(zhōu)期性(xìng)信(xìn)号(hào)。当然(rán)也可(kě)能有其他的(de)情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度(dù)周期信(xìn)号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量(liàng)也符合这个周期(qī)的规律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南半(bàn)球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室，这里的(de)季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的(de)运(yùn)动(dòng)特征和第(dì)一个实验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就(jiù)可以成为暗(àn)物质所存在的非常有力(lì)的证据(jù)了(le)。但是由(yóu)于这个(gè)实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久，所以截(jié)至(zhì)目前(qián)还(hái)无法提供相(xiāng)应(yīng)的(de)数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发(fā)射一(yī)台新(xīn)的望远镜(jìng)，这台太空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供(gōng)的(de)视野是(shì)哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜(jìng)其中(zhōng)一(yī)个(gè)关键的(de)用(yòng)途就是探(tàn)索暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬(fēn)研(yán)究发(fā)现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一种神秘(mì)的(de)效应，这种暗(àn)物质效应，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如(rú)果这(zhè)一理(lǐ)论得到进一步的证实(shí)，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某个在职教育是什么意思，补充在职是什么意思(gè)角落的行星上(shàng)，暗物质正在(zài)通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的(de)大前提(tí)是要(yào)先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力(lì)！

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