宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什(shén)么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在(zài)的证据，科(kē)学家(jiā)们(men)在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是(shì)却没有(yǒu)发现任(rèn)何的(de)有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中(zhōng)，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动的(de)规律。往后的几百年来(lái)，当(dāng)天文(wén)学家们(men)发(fā)现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨道出现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围(wéi)一(yī)定(dìng)有未知的天体通过引力在(zài)摄(shè)动它的轨(guǐ)道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得(dé)重大(dà)天文成(chéng)就的例(lì)子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是(shì)在恒星系(xì)统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的(de)尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

得物上的东西是正品吗，得物上的东西是新的还是二手 data-type="jpeg" data-w="1647" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/7e58e8fcd62ac7f.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质量一(yī)般会使(shǐ)用到(dào)两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要的(de)数据是测(cè)量各个(gè)星系的光度。

第二(èr)种是动力学(xué)质量的计(jì)算，是利(lì)用(yòng)光谱红移测(cè)量星(xīng)系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系(xì)团(tuán)的运动(dòng)速度(dù)。当测量结果出来(lái)之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见光(guāng)的形式(shì)所(suǒ)存在，我们(men)无(wú)法看(kàn)到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产(chǎn)生的引力是(shì)无法将它(tā)们束缚在(zài)星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部分不可(kě)见的(de)暗质，它不发(fā)散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时(shí)的人(ré得物上的东西是正品吗，得物上的东西是新的还是二手height: 24px;'>得物上的东西是正品吗，得物上的东西是新的还是二手n)们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心(xīn)越远的恒星在其轨(guǐ)道上的(de)运(yùn)行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果(guǒ)却让人感到(dào)不(bù)可思议。

随着与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的(de)旋转速度(dù)几(jǐ)乎(hū)保持不(bù)变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质(zhì)量来吸(xī)引它(tā)们，这些(xiē)外(wài)围(wéi)的恒星早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会(huì)使(shǐ)用一(yī)种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距离星系(xì)中心更远距离(lí)的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛(niú)顿的(de)力学定律。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系位(wèi)于(yú)银(yín)河(hé)系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速度远远大于(yú)理论速度(dù)，那么(me)产(chǎn)生以(yǐ)上这(zhè)种向心加速度的(de)原因很可能就是(shì)存(cún)在(zài)着(zhe)一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开(kāi)始(shǐ)，越(yuè)来越多的研(yán)究人(rén)员开始相信暗物质(zhì)的存在。科(kē)学家根(gēn)据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的速(sù)度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系(xì)质量(liàng)的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新的(de)研究(jiū)当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微小差异(yì)。另(lìng)外，天(tiān)文(wén)学家(jiā)还发(fā)现了(le)一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星(xīng)系必须存在暗(àn)物质(zhì)，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质(zhì)和力(lì)学(xué)定律来解(jiě)释的(de)。那么又有人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何(hé)星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能(néng)在不同尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方式(shì)是不同的(de)，这意味(wèi)着在行星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的相互作用则是(shì)不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互(hù)作(zuò)用，科学(xué)家(jiā)还(hái)引(yǐn)入了外部(bù)场(chǎng)效应的概念(niàn)，指的(de)是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物(wù)理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗(àn)物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星团(tuán)，它们大部(bù)分(fēn)的普(pǔ)通质量(liàng)都(dōu)在(zài)星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的(de)急剧升高，速度(dù)大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分(fēn)的(de)质量将位于(yú)所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一(yī)张全彩的高清照片(piàn)，在(zài)照片(piàn)中我们(men)可以明显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些(xiē)星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦伯望远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远的天(tiān)体和(hé)我们地球(qiú)上的(de)观测(cè)者之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东西的(de)引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都(dōu)发(fā)生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是(shì)在(zài)中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星(xīng)团发生全部(bù)的(de)碰撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物(wù)质则(zé)直接通(tōng)过了这个区域(yù)，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究(jiū)也(yě)被(bèi)认(rèn)为是暗物质存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于(yú)可(kě)以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各(gè)相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部(bù)分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区(qū)域，但实(shí)际上(shàng)它(tā)们之(zhī)间的温差(chà)只有万(wàn)分之一。

科(kē)学(xué)家们通过对(duì)前(qián)景背景分(fēn)离后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一(yī)些峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一(yī)个简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不(bù)同的观测(cè)结果。而暗物质的(de)本(běn)质(zhì)就是(shì)宇宙(zhòu)当中存在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒(lì)子(zi)，它们不参(cān)与任何(hé)其(qí)他的电磁(cí)作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到(dào)这种(zhǒng)粒子(zi)的存(cún)在(zài)，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒(lì)子到底是什么(me)？科(kē)学家们已经提出了数十(shí)种的假想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与常规(guī)物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家们(men)已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数据(jù)收集，人们发(fā)现了(le)一个(gè)有趣的事(shì)情。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年(nián)当中每(měi)年都是一样。一些科(kē)学家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直接证据(jù)。

但是为什么(me)暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如果(guǒ)暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在(zài)以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程中会(huì)产(chǎn)生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地(dì)球(qiú)又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半年(nián)则与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学(xué)家认为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观(guān)测到的周(zhōu)期(qī)性信(xìn)号。当然也可(kě)能有其他的(de)情(qíng)况，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差异也(yě)可能(néng)是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高(gāo)山(shān)上(shàng)的(de)积雪，甚至(zhì)连意大(dà)利游客(kè)的数量也符合这个(gè)周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿(chuān)过暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和第(dì)一个实验室(shì)是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里可(kě)以得到相同的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在(zài)的非常有力的(de)证据(jù)了。但是(shì)由于这个实验(yàn)室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台新的(de)望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是(shì)探索(suǒ)暗(àn)物质背(bèi)后的(de)奥秘，对于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待(dài)了(le)。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们极(jí)有可能拥(yōng)有另一种神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应(yīng)，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得到进一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会(huì)意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落(luò)的(de)行星上，暗物质正在通(tōng)过(guò)这样(yàng)的效应创(chuàng)造生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗(àn)物质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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