宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会存在科学(xué)无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家(jiā)们在过去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却没(méi)有发现(xiàn)任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发(fā)表了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万(wàn)有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们就会知道(dào)，周围一定有(yǒu)未(wèi)知(zhī)的(de)天体通(tōng)过(guò)引力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了(le)海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的(de)发现都是应(yīng)用万(wàn)有引力定(dìng)律所取得重大天文(wén)成就(jiù)的(de)例(lì)子(zi)。但(dàn)是(shì)这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们(men)上升(shēng)到星系(xì)或者是(shì)星(xīng)团的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团(tuán)的质量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确(què)定其(qí)质量(liàng)的范(fàn)两岸青山相对出孤帆一片日边来的意思是什么生肖，两岸青山相对出孤帆一片日边来的意思是什么修辞手法围(wéi)。

第(dì)一(yī)种是(shì)获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的(de)计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相对于星系团(tuán)的运(yùn)动速度(dù)。当(dāng)测量结(jié)果出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在(zài)，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的(de)过(guò)程中，兹(zī)威基发(fā)现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生(shēng)的(de)引力是无法将它们束缚(fù)在星系团内(nèi)的(de)，它们早就应该被抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除非有一种神秘(mì)的(de)力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗(àn)质，它(tā)不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这(zhè)样的(de)一(yī)种说(shuō)法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再一次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在(zài)观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离(lí)中心越远的恒星(xīng)在其轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着(zhe)与中心距离的(de)增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度几乎(hū)保持(chí)不变。可是根据(jù)牛顿的(de)万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当中如果(guǒ)没有足够大(dà)的质(zhì)量来(lái)吸(xī)引它们，这些外(wài)围的(de)恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的(de)存在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是(shì)测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体的(de)旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距(jù)离(lí)的氢元素，发现它们(men)的旋转速度(dù)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(wèi)于银(yín)河系的第(dì)三悬(xuán)臂之(zhī)上，距(jù)离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应(yīng)该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这时开始，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出(chū)现速度上的(de)微小差(chà)异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银(yín)河系不多，但是(shì)星系当中存在的恒(héng)星数量却只有银河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须(xū)存(cún)在暗物质，否则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科学家们(men)使用最先(xiān)进的望远镜(jìng)对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒(héng)星运动是(shì)可以用(yòng)正常的物质和(hé)力学定律来解释的。那(nà)么又有人(rén)提出，也许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一个(gè)大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没有任何星系(xì)存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外(wài)，另一种可能(néng)就是人(rén)类(lèi)对引力的(de)理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工(gōng)作方式是不同的(de)，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们(men)的轨道(dào)，按(àn)照我们所理解的(de)方式运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系和(hé)星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会(huì)产生对彼(bǐ)此特(tè)殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律进(jìn)行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质存在(zài)的其(qí)他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这(zhè)样的(de)星团，它们大部分的(de)普通质量(liàng)都在星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧(jù)升(shēng)高，速度大(dà)幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部(bù)分的质(zhì)量将位于所(suǒ)有这(zhè)些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过什么(me)来验证它(tā)的质量区域到底是不是(shì)集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们(men)可以明显地看到很多星(xīng)系(xì)似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其(qí)实(shí)这些星系本身并(bìng)不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们(men)地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的东西(xī)的引力，会(huì)使身后更遥远星系(xì)的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨(jù)大的天体可能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们(men)对(duì)子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所以最好的解释(shì)方法就(jiù)是当星团发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到(dào)的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质则(zé)直接通过(guò)了这个区(qū)域(yù)，并在两(liǎng)边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了(le)各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对(duì)较冷的(de)区域(yù)，但(dàn)实际上它(tā)们之间的温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一(yī)。

科(kē)学家们(men)通过对前景背景分离(lí)后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是(shì)这(zhè)样的，而随(suí)着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和(hé)谐(xié)”。为(wèi)了(le)匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约(yuē)是普通(tōng)物质的(de)5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质比例(lì)是一致的(de)。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很(hěn)多不同的观测结(jié)果。而暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来(lái)相互作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到(dào)底(dǐ)是什(shén)么？科(kē)学家(jiā)们已经提出(chū)了数(shù)十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的(de)实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超(chāo)过(guò)50次的实验，却没(méi)有任何实质性的(de)发现，除(chú)了(le)一个地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼(lóu)高(gāo)的(de)探测(cè)器，一直致(zhì)力(lì)于(yú)寻找暗物(wù)质粒(lì)子的(de)周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这(zhè)里的科学家(jiā)声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每(měi)年(nián)都是一(yī)样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里两岸青山相对出孤帆一片日边来的意思是什么生肖，两岸青山相对出孤帆一片日边来的意思是什么修辞手法/秒的(de)速(sù)度围绕(rào)着银河(hé)系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的(de)速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会(huì)产生相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候(hòu)，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向正(zhèng)好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而(ér)在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在(zài)实(shí)际的(de)情(qíng)况中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系相对银河(hé)系(xì)的平(píng)面(miàn)呈(chéng)现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这可以用来解释，研究人(rén)员们所观(guān)测到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然(rán)也(yě)可能有其他的情况，造(zào)成这种年度(dù)周期(qī)信号的(de)差异(yì)也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意大利游客的(de)数(shù)量也符合这个(gè)周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南半球建立了一个(gè)几乎(hū)相同的(de)实验(yàn)室，这里的季节与之前(qián)的(de)实验室(shì)正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验室(shì)是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常有力的(de)证据了(le)。但是由于这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的(de)宽视场仪器(qì)提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键的用(yòng)途(tú)就是探(tàn)索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目(mù)以待了。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理(lǐ)中心的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特(tè)芬(fēn)研(yán)究发(fā)现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在(zài)，它们极有可(kě)能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的(de)效(xiào)应，这种暗(àn)物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生(shēng)命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进一(yī)步(bù)的(de)证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗两岸青山相对出孤帆一片日边来的意思是什么生肖，两岸青山相对出孤帆一片日边来的意思是什么修辞手法物质会不(bù)会意味着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要(yào)先找到暗物质存在的实际证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到(dào)底存(cún)不(bù)存(cún)在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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