宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟是什(shén)么？人类为了(le)寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过(guò)去的几十年当中进行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但(dàn)是却没有发现任何(hé)的有效(xiào)证据。除了一(yī)个地方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了(le)万有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示(shì)了(le)宇宙(zhòu)中(zhōng)天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年来(lái)，当天(tiān)文学家们发(fā)现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通(tōng)过(guò)天王星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推算(suàn)并且发现了海王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的(de)发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的(de)例子。但(dàn)是这些发现都是(shì)在恒(héng)星系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系(xì)所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引力束缚(fù)在一(yī)起(qǐ)。测量星系团的质(zhì)量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的质(zhì)量"，需(xū)要(yào)的(de)数据是测量各个星系的光(guāng)度(dù)。

第(dì)二(èr)种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测(cè)量星(xīng)系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了(le)，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不(bù)以可见光的形式所存在，我们(men)无法看(kàn)到。最(zuì)诡异(yì)的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量(liàng)所产生的引力是无法将(jiāng)它们(men)束(shù)缚在星系团内的，它们(men)早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的力量(liàng)在(zài)起作用，这种力(lì)量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸(xī)光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一次出现。天文学(xué)家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观测的(de)结果却让(ràng)人(rén)感到(dào)不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛(niú)顿的万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律，在(zài)星系当中如(rú)果没有足够大的(de)质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学(xué)家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星(xīng)系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于(yú)是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离(lí)银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律(lǜ)进(jìn)行计(jì)算(suàn)，太(tài)阳系的运(yùn)行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个实际速(sù)度(dù)远远大于(yú)理论速度，那(nà)么产生以上这种向(xiàng)心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我(wǒ)们(men)看不到(dào)的物质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效应将星(xīng)系聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是(shì)从这时开(kāi)始(shǐ)，越来(lái)越多的(de)研究人员开始相信暗物(wù)质的(de)存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质的质量占(zhàn)整个星系(xì)质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯(wéi)一(yī)可以解(jiě)释这个现象(xiàng)的(de)原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上(shàng)的(de)微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银(yín)河系(xì)不多，但(dàn)是(shì)星(xīng)系当中存在的恒(héng)星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用(yòng)最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来(lái)解释的。那(nà)么(me)又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附近的(de)另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没(méi)有任何(hé)星(xīng)系存在。造成这(zhè)些现象的除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另一种可(kě)能(néng)就是人(rén)类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力(lì)很可能在不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行星系(xì)尺度(dù)中的天体会沿着它(tā)们(men)的轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理解的(de)方式运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引(yǐn)力(lì)之间的相互(hù)作用则是不同的方式。对(duì)于在星系(xì)团之间的相互(hù)作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的(de)是在数百万光(guāng)年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需(xū)要对现在的物理(lǐ)定律进行(xíng)修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗(àn)物质假说理论(lùn)就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其(qí)他的(de)理论证据，这(zhè)些理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的(de)普(pǔ)通(tōng)质量都(dōu)在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体(tǐ)的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅(fú)降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质(zhì)量将位于(yú)所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通过什么(me)来验证它的(de)质(zhì)量区域到底是(shì)不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的(de)观测者(zhě)之间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大(dà)质(zhì)量(liàng)的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力透(tòu)镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大的天体可能是(shì)超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们(men)对子弹星系(xì)团(tuán)观(guān)测(cè)的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区(qū)域并不(bù)是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过(guò)了这个区域，并在两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被(bèi)认(rèn)为(wèi)是(shì)暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了(le)。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留(liú)下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温(wēn)度(dù)较高的(de)区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上它们之间的(de)温(wēn)差只有万分(fēn)之(zhī)一。

科学家们(men)通过(guò)对前景背景分离后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来(lái)不应该是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰值的(de)幅度(dù)会(huì)减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景(jǐng)辐(fú)射(shè)的测(cè)量值，我们需(xū)要的暗物(wù)质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意(yì)味(wèi)着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒(lì)子到底是(shì)什么(me)？科学家(jiā)们已经提(tí)出(chū)了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这(zhè)些(xiē)不(bù)同的(de)目标粒(lì)子所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经(jīng)进(jìn)行了(le)超过(guò)50次的实验，却(què)没有(yǒu)任何(hé)实质(zhì)性的发现(xiàn)，除了一(yī)个地方(fāng)，意(yì)大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最大的(de)地学实验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期(qī)性(xìng)震(zhèn)荡(dàng)。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来，这(zhè)里的(de)科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年(nián)的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认(rèn)为这(zhè)可能是人类发现暗(àn)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物质的第(dì)一(yī)个直接(jiē)证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物(wù)质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕(rào)着银(yín)河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流(liú)，这个过(guò)程中会产生相应的(de)振荡(dàng)，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地球围绕(rào)太(tài)阳的(de)方向与太阳(yáng)环(huán)绕银(yín)河系的方向是一致的，而另外(wài)半(bàn)年则(zé)与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河(hé)系的平(píng)面(miàn)呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认(rèn)为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测(cè)到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年(nián)度(dù)周期信号的差异也(yě)可(kě)能(néng)是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数(shù)量(liàng)也符(fú)合这(zhè)个(gè)周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立(lì)了一个(gè)几(jǐ)乎相同的(de)实(shí)验室，这(zhè)里的季(jì)节(jié)与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流(liú)的(de)运动特征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在(zài)这里可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质所存在的非常有力的(de)证据了(le)。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年(n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ián)，NASA将会发射一(yī)台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关(guān)键的用途就是探(tàn)索暗物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目(mù)以待(dài)了(le)。费(fèi)米实验(yàn)室粒(lì)子天体物(wù)理中心(xīn)的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研(yán)究发(fā)现，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它们(men)极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生命进化的(de)一个(gè)重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步(bù)的证(zhèng)实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质会不(bù)会意味(wèi)着(zhe)人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某(mǒu)个角(jiǎo)落(luò)的(de)行星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这(zhè)样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先找到(dào)暗物质存在的实际证(zhèng)据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存(cún)在(zài)呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的支持(chí)是(shì)我更新的动力！

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