宇(yǔ)宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻(xún)找暗物质存在的证据，科学(xué)家们(men)在(zài)过去的(de)几十(shí)年(nián)当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没(méi)有发(fā)现(xiàn)任何的有效证据。除了(le)一个地(dì)方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学数学原(yuán)理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克(kè)牛(niú)顿发(fā)表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文(wén)学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的(de)时(shí)候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知的(de)天体通过(guò)引(yǐn)力在(zài)摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天(tiān)王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的(de)发(fā)现都(dōu)是(shì)应(yīng)用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这(zhè)些发现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升(shēng)到(dào)星系或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究(jiū)和测(cè)量后发星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个由数千(qiān)个(gè)星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星系(xì)团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确(què)定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第一种是(shì)获得其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测量(liàng)各个星系的(de)光度。

第(dì)二种是(shì)动(dòng)力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中(zhōng)的各个星系(xì)相对于星(xīng)系团的运动(dòng)速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发(fā)现(xiàn)星系团中很多(duō)星系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系(xì)的质量所产生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一(yī)种神秘的力量(liàng)在(zài)起作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提(tí)出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发(fā)散(sàn)光、吸光、反射光，但是(shì)它(tā)们(men)却占据着宇宙中绝(jué)大(dà)部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他(tā)们(men)观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中如果没(méi)有足够大的质量(liàng)来吸引它们(men)，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科(kē)学家们会使用一种相对(duì)标准的方法来(lái)解释暗物质(zhì)的存在(zài)，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射(shè)电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们(men)的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系位(wèi)于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计(jì)算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速度(dù)远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可能就(jiù)是存在着一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物(wù)质的引力效应(yīng)将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新的(de)研究当(dāng)中，科学(xué)家(jiā)们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文(wén)学家还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银河系不(bù)多，但是星(xīng)系当中存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银(yín)河系(xì)的(de)千分之一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学(xué)家(jiā)们使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对(duì)其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒(héng)星运动是(shì)可以用(yòng)正常的物质(zhì)和力(lì)学定律来解释(shì)的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的(de)暗物(wù)质，已经被附(fù)近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它(tā)的附近没(méi)有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就是(shì)人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工(gōng)作方式是不同(tóng)的(de)，这意味(wèi)着(zhe)在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星团的尺度，引力(lì)之(zhī)间的相互(hù)作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了外部(bù)场效应(yīng)的概(gài)念，指(zhǐ)的是(shì)在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现在(zài)的物理定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也让很(hěn)多人认(rèn)为暗(àn)物质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是(shì)在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证据(jù)是蒙(méng)德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星团(tuán)，它(tā)们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温度(dù)的(de)急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体(tǐ)所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前不久魏风伐檀原文及翻译注音，伐檀原文及翻译注音第一自然段，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨(jù)大的形变。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的(de)观测者之间。被(bèi)一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力(lì)透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是超大魏风伐檀原文及翻译注音，伐檀原文及翻译注音第一自然段质量的黑(hēi)洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发(fā)现(xiàn)它的(de)大质量区域并不(bù)是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过了(le)这个(gè)区域，并在(zài)两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当(dāng)中了(le)。经(jīng)过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其(qí)中(zhōng)红色的部(bù)分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域(yù)，但实(shí)际上(shàng)它们(men)之(zhī)间的(de)温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的(de)二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测(cè)量值，我们(men)需要的暗物质大(dà)约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动所(suǒ)需(xū)要的(de)暗物质比(bǐ)例是一致的(de)。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一(yī)个(gè)简单的理论框架(jià)，就很好地解释了很多不(bù)同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子，它们不(bù)参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存(cún)在，就(jiù)相当(dāng)于找到了(le)暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了(le)数(shù)十种的(de)假想目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒(lì)子所需要的(de)实验(yàn)方式也不(bù)相同。在过去的几十年(nián)当中，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质性的发现，除(chú)了一(yī)个地(dì)方，意(yì)大利(lì)的格兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一(yī)个三层楼高的探测器(qì)，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经(jīng)过(guò)了(le)20多年的数(shù)据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的(de)事情。探测(cè)率会在(zài)每年(nián)的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年(nián)当中每年都是一样。一(yī)些科学家认为这可能(néng)是人类发现暗物质的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物(wù)质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质(zhì)存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的(de)时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环(huán)绕银(yín)河系的(de)方向是一(yī)致的，而另外半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地(dì)球与(yǔ)太(tài)阳的方(fāng)向正好达到完全一(yī)致，这是理论上地(dì)球穿越暗物(wù)质流最快(kuài)的时(shí)段。而(ér)在(zài)11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的情(qíng)况中，太(tài)阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认为这可(kě)以用来(lái)解释，研(yán)究(jiū)人员们所(suǒ)观测到的(de)周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这种年度周期(qī)信号的差(chà)异也可能(néng)是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积(jī)雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客的数量(liàng)也符合(hé)这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球建(jiàn)立(lì)了一个(gè)几乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里的季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运(yùn)动特征(zhēng)和第一(yī)个实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以(yǐ)得到相同的(de)信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据(jù)了。但是由(yóu)于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野(yě)是(shì)哈勃(bó)红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途(tú)就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物(wù)理中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命(mìng)进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得(dé)到进一步的(de)证实(shí)，那么遍布(bù)宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质会(huì)不会(huì)意味(wèi)着人类并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物(wù)质(zhì)正在通过这(zhè)样的(de)效应创造(zào)生命。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴(bàn)们，你们(men)觉得暗物质到底存(cún)不(bù)存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我更新的动(dòng)力！

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