宇宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何(hé)会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人(rén)类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科(kē)学家们在过去的几十(shí)年当(dāng)中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运(yùn)动的(de)规律(lǜ)。往后(hòu)的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学(xué)家们(men)发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道(dào)的异(yì)常，推算并且发(fā)现了(le)海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得重(zhòng)大天文成就的例(lì)子。但是(shì)这些发现都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可(kě)当我们上(shàng)升到星系或(huò)者是星团的尺度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的(de)物理学(xué)家弗里茨(cí)兹(zī)威(wēi)基(jī)正(zhèng)在研究和(hé)测(cè)量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数(shù)千个星系所组成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测(cè)量星(xīng)系团的(de)质量一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确(què)定其(qí)质量(liàng)的范围。

第(dì)一(yī)种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力(lì)学质(zhì)量的(de)计算，是利用(yòng)光(guāng)谱(pǔ)红移(yí)测量星系团中的各个星系相对于星系(xì)团(tuán)的运动速(sù)度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座(zuò)星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系(xì)的速(sù)度比理论(lùn)上要快得多，按(àn)照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系(xì)团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基(jī)提出(chū)了(le)这样部(bù)分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却(què)占据(jù)着宇宙中绝大部分的(de)质量(liàng)。只是当(dāng)时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个(gè)词(cí)才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让(ràng)人感到不(bù)可思议。

随着与(yǔ)中心距(jù)离(lí)的(de)增加，恒(héng)星的(de)旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准的方法来解释(shì)暗物质的(de)存在，这种方法就是(shì)测量星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转速(sù)度。如果出(chū)现异(yì)常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物(wù)质的力量(liàng)进(jìn)入其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离(lí)的(de)氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的(de)太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定律进(jìn)行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加速(sù)度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看(kàn)不(bù)到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系(xì)聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始(shǐ)，越来(lái)越多的(de)研究人员开始相信(xìn)暗物质的存(cún)在。科学(xué)家根据(jù)星系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估算在星系当(dāng)中暗(àn)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现象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎没(méi)有引(yǐn)力效应(yīng)的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银(yín)河系不(bù)多，但是星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数量却(què)只有银河(hé)系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离(lí)析(xī)。但是科学家们使用(yòng)最(zuì)先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其(qí)进(jìn)行(xíng)了40个(gè)小时的详细测量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正(zhèng)常的(de)物质和(hé)力学定律(lǜ)来解释的(de)。那(nà)么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造成这些现(xiàn)象的(de)除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就是人(rén)类(lèi)对引力的(de)理解还(hái)不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天体会沿(yán)着它(tā)们(men)的轨道，按照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运动。但是(sbjd娃娃是用什么做的 bjd娃娃可以一起睡吗hì)上升到(dào)星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间的(de)相互作(zuò)用则(zé)是不同的方式。对于(yú)在(zài)星(xīng)系团之间的(de)相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念(niàn)，指的是在数(shù)百万光年(nián)的规模上，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们(men)需(xū)要(yào)对(duì)现在的物理(lǐ)定(dìng)律(lǜ)进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它(tā)们大部分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大(dà)幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气(qì)体所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的(de)质量区域到底是不是(shì)集中在中间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯(bó)太(tài)空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙当(dāng)中第一(yī)张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看(kàn)到很多星系似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变(biàn)。其实(shí)这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨(jù)大的(de)天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的(de)光(guāng)都发(fā)生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的(de)黑(hēi)洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测(cè)的时(shí)候，发现(xiàn)它的大(dà)质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方(fāng)法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在了(le)中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子(zi)弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今(jīn)为(wèi)止最好的理论证据。

除此之(zhī)外(wài)，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年(nián)之(zhī)后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留(liú)下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度(dù)较高的区(qū)域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对较冷的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温(wēn)差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图(tú)像(xiàng)进行连(lián)通域提取和标记之后发(fā)现(xiàn)，如果(guǒ)宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需(xū)要的(de)暗(àn)物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理(lǐ)论框架(jià)，就很好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物(wù)质的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子(zi)，它们不(bù)参与任何(hé)其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子(zi)的存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学(xué)家们已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验(yàn)方式也不相同。在过去(qù)的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验，却(què)没(méi)有任何实(shí)质性的(de)发现，除(chú)了一个地(dì)方(fāng)，意(yì)大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上最(zuì)大的地学实(shí)验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种信(xìn)号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测(cè)率会在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物(wù)质(zhì)会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的(de)方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际(jì)的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影(yǐng)响这(zhè)个(gè)理论的有效(xiào)性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来(lái)解释，研究人员们(men)所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信号(hào)的(de)差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的(de)积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立了(le)一个(gè)几乎相同的实(shí)验室(shì)，这(zhè)里的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流(liú)的运动bjd娃娃是用什么做的 bjd娃娃可以一起睡吗特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里可以(yǐ)得(dé)到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的(de)非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不(bù)久，所以(yǐ)截至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远镜，这台太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的(de)视野(yě)是哈勃(bó)红(hóng)外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远镜其中一(yī)个(gè)关键的用途就(jiù)是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们(men)只能拭目(mù)以待了(le)。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如(rú)果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命进化(huà)的一个重要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人(rén)类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通过这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存(cún)在的实际(jì)证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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