宇宙(zhòu)是(shì)“人(rén)为制造”的？为何(hé)会存(cún)在科(kē)学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证据(jù)，科学(xué)家们在过去(qù)的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发(fā)现任何(hé)的(de)有效(xiào)证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不(bù)符合万有引力定律的(de)时候，他们(men)就会知道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天体通(tōng)过引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星(xīng)运行轨道的(de)异常，推算并且(qiě)发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的(de)例子。但(dàn)是这些(xiē)发(fā)现都是在(zài)恒星系(xì)统的(de)尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量(liàng)后(hòu)发星系团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数千(qiān)个星系所组(zǔ)成(chéng)的(de)巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系团的质量一(yī)般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度(dù)学的质量(liàng)"，需(xū)要的(de)数据是测(cè)量各个星系的(de)光(guāng)度(dù)。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的(de)计算，是(shì)利用(yòng)光(guāng)谱红移测量(liàng)星系团中的(de)各个星系相(xiāng)对于(yú)星(xīng)系团(tuán)的运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发(fā)座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论(lùn)上(shàng)要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当(dāng)时的(de)人们(men)对这(zhè)样(yàng)的(de)一种说法(fǎ)不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离(lí)中(zhōng)心越远的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运(yùn)行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观(guān)测的结果(guǒ)却让(ràng)人感(gǎn)到不(bù)可思(sī)议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的(de)增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持(chí)不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没有足够大(dà)的(de)质量来吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了(le)。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异常的(de)结果，就认为是由(yóu)暗(àn)物质(zhì)的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的(de)运行(xíng)速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银(yín)河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速(sù)度远远(yuǎn)大于(yú)理论(lùn)速度，那么产生以上(shàng)这种向心(xīn)加速度的原因(yīn)很可(kě)能就是存在(zài)着一种(zhǒng)我们(men)看不到(dào)的物(wù)质，是(shì)这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物(wù)质的(de)存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一(yī)可以(yǐ)解释这(zhè)个现象的原因(yīn)。在(zài)一(yī)项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河(hé)系不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在(zài)的恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩(bēng)离(lí)析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先(xiān)进(jìn)的(de)望远镜对其无人值守尿素加注机 尿素加注机工作原理进行了(le)40个(gè)小时(shí)的详(xiáng)细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正(zhèng)常(cháng)的物质(zhì)和力学定(dìng)律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经(jīng)被(bèi)附近的另一个大星(xīng)系(xì)剥(bō)离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是(shì)人类对引力(lì)的理解(jiě)还(hái)不够(gòu)全面(miàn)，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作方式是不同的(de)，这意味着(zhe)在行星系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但(dàn)是上(shàng)升到星系(xì)和(hé)星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在(zài)星(xīng)系团(tuán)之间的相互作用，科学(xué)家还(hái)引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之(zhī)间会产(chǎn)生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对现在(zài)的物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也(yě)让很多(duō)人认为暗物质假说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿(yì)光年的(de)子(zi)弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气(qì)体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体的相互作用就会(huì)导致(zhì)温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这(zhè)些气体所在的(de)中间区域(yù)。那么我们通过什么(me)来验证它的(de)质量区域到底是(shì)不是集中在中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的(de)形变。其实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也(yě)不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我(wǒ)们(men)地球上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的(de)东西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对子(zi)弹星系团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是(shì)在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可(kě)被观(guān)测到(dào)的质量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中间，暗物(wù)质则(zé)直接通(tōng)过了这(zhè)个区域，并在两边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过(guò)了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间背(bèi)景(jǐng)上(shàng)留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示(shì)温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分(fēn)离后的(de)二值图像进行连(lián)通域提取和标记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背(bèi)景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大(dà)约是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的(de)暗物质比例(lì)是一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒(lì)子，它们不参与任何其他(tā)的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能(néng)够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物(wù)质存在(zài)的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式(shì)也不相同。在过去的几十年(nián)当(dāng)中，人(rén)类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意(yì)大利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的地(dì)学实验(yàn)室，这(zhè)个(gè)实(shí)验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有(yǒu)趣的(de)事(shì)情。探测率会(huì)在每年(nián)的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一(yī)些科学家(jiā)认为(wèi)这可无人值守尿素加注机 尿素加注机工作原理能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳(yáng)系正(zhèng)在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银河系进行移动，那(nà)么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样(yàng)的(de)速度在穿(chuān)越着暗(àn)物质(zhì)流(liú)，这(zhè)个过(guò)程(chéng)中(zhōng)会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的(de)速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方向与太阳环绕(rào)银(yín)河系(xì)的方向是一致的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一(yī)致(zhì)，这(zhè)是理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗物(wù)质(zhì)流(liú)最(zuì)快(kuài)的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影响这(zhè)个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认(rèn)为这(zhè)可以用来(lái)解(jiě)释，研究人员(yuán)们所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期信号(hào)的差异(yì)也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大利游(yóu)客的数量(liàng)也(yě)符(fú)合这个周期(qī)的规(guī)律。

所以，科学家们(men)又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的(de)实验室(shì)，这里的(de)季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质(zhì)流的运动特征和第一个实验室(shì)是(shì)一(yī)样的(de)。

因(yīn)此，如果(guǒ)在(zài)这里可(kě)以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质(zhì)所存(cún)在的非常(cháng)有(yǒu)力的证(zhèng)据(jù)了。但是(shì)由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所(suǒ)以截至目前还无法提(tí)供相应的数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关(guān)键的用(yòng)途就(jiù)是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的(de)结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是生(shēng)命进化(huà)的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到(dào)进一步(bù)的证实，那(nà)么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过(guò)这样的效应(yīng)创造(zào)生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的(de)大前提是要先找到(dào)暗物质(zhì)存在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们(men)，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)无人值守尿素加注机 尿素加注机工作原理点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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