宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是什么(me)？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去(qù)的几十年当中进行了(le)超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规(guī)律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合(hé)万有(yǒu)引力定律的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围(wéi)一定有(yǒu)未知的天(tiān)体通过引(yǐn)力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大(dà)天文(wén)成就(jiù)的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒(héng)星系统的(de)尺度(dù)当中，可当我们上升(shēng)到(dào)星(xīng)系(xì)或者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研(yán)究和(hé)测量后发星系(xì)团的质量(liàng)。这是一个由(yóu)数(shù)千个星系所组成(chéfe2o3是什么化学元素ng)的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以(yǐ)确(què)定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各个星系的(de)光度。

fe2o3是什么化学元素第(dì)二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测量星系(xì)团中的各个(gè)星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基(jī)彻(chè)底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质量并不(bù)以可见光的形式所存(cún)在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的(de)过程中，兹(zī)威基发(fā)现星(xīng)系团中很(hěn)多星系(xì)的速(sù)度比理论(lùn)上要快得(dé)多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见(jiàn)星系(xì)的质(zhì)量所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除(chú)非有一(yī)种神秘(mì)的(de)力量在起(qǐ)作用，这(zhè)种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基(jī)提出(chū)了这样部(bù)分不可见的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们(men)却占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部(bù)分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的(de)人们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词才再(zài)一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯(kěn)特福(fú)特在观(guān)测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒(héng)星在其轨道上的运(yùn)行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到(dào)不可思(sī)议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的(de)增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如(rú)果没(méi)有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会(huì)使(shǐ)用(yòng)一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗物质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系(xì)也(yě)不例(lì)外(wài)，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那(nà)么产生(shēng)以(yǐ)上这种向心加速(sù)度(dù)的(de)原因很可(kě)能(néng)就是存在着一(yī)种我们(men)看不到的物(wù)质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星(xīng)系(xì)聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越来(lái)越(yuè)多的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外(wài)恒星(xīng)轨道的速(sù)度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物(wù)质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个(gè)现象的原因。在一项新(xīn)的研(yán)究当(dāng)中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力(lì)效应的(de)遥(yáo)远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现速(sù)度上的(de)微小(xiǎo)差(chà)异(yì)。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地(dì)球大(dà)约2.5亿光年，大小和银(yín)河系(xì)不多，但是星系当中存(cún)在的(de)恒星数量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗物(wù)质，否则就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时(shí)的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星系中fe2o3是什么化学元素的(de)恒星(xīng)运(yùn)动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的(de)。那么又(yòu)有人提出(chū)，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另(lìng)一个大星系(xì)剥离(lí)了(le)。奇怪(guài)的是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引力很可(kě)能(néng)在不同(tóng)尺度空间中的工作方式是不(bù)同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运(yùn)动。但(dàn)是上升到星(xīng)系(xì)和星团的(de)尺度，引力之间的相互(hù)作用(yòng)则是不(bù)同的方式。对于在星系(xì)团(tuán)之间的(de)相互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的(de)概念，指的是在(zài)数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对(duì)彼此特(tè)殊的(de)效果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现(xiàn)在的物理定(dìng)律(lǜ)进行(xíng)修正，这(zhè)些发现也(yě)让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关(guān)于暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的其他的理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰撞的(de)时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的(de)急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体(tǐ)所在的(de)中间区(qū)域。那么我们通(tōng)过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不(bù)是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全(quán)彩的(de)高清(qīng)照片，在(zài)照(zhào)片中我们可以(yǐ)明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本身(shēn)并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观测者之间(jiān)。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的(de)东西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对(duì)子弹星系团(tuán)观测的(de)时候(hòu)，发现(xiàn)它的(de)大质量(liàng)区域并(bìng)不是(shì)在中间，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质量气(qì)体被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是暗物(wù)质存在的(de)迄今为(wèi)止最(zuì)好(hǎo)的理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外(wài)，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了(le)各相同性的微(wēi)波辐射。其中红(hóng)色的(de)部分表示温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷的(de)区(qū)域，但实际上它(tā)们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们(men)通(tōng)过对前(qián)景背(bèi)景分离(lí)后的二值(zhí)图像进行连通域提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不应该是(shì)这样(yàng)的，而(ér)随着(zhe)暗物质的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度(dù)会减小，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的测(cè)量值，我们(men)需要的暗(àn)物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解(jiě)释(shì)星(xīng)系当中恒星运动(dòng)所需要(yào)的(de)暗物质比例是一致(zhì)的(de)。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的(de)理(lǐ)论(lùn)框(kuāng)架，就很好地解释(shì)了很多(duō)不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存(cún)在(zài)着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互(hù)作用。所(suǒ)以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒(lì)子(zi)所需要(yào)的实验(yàn)方式也不相同(tóng)。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了(le)一个地方，意大(dà)利的(de)格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地(dì)球上最大(dà)的地(dì)学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三(sān)层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多(duō)年的数据(jù)收集，人(rén)们发现(xiàn)了(le)一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到(dào)最低(dī)，而且在(zài)20年(nián)当(dāng)中每年(nián)都是一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是(shì)为什(shén)么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太(tài)阳系(xì)正在以220公里/秒的速度(dù)围绕(rào)着(zhe)银河系(xì)进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质存在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这(zhè)意味着我(wǒ)们(men)也在以这样的(de)速(sù)度在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达(dá)到完全(quán)一致，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物(wù)质(zhì)流(liú)最快的时段。而(ér)在(zài)11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的(de)平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性(xìng)信(xìn)号(hào)。当然也可(kě)能(néng)有其他的(de)情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的(de)数(shù)量也符合这个(gè)周期(qī)的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球建(jiàn)立(lì)了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这(zhè)里(lǐ)的季节(jié)与之前的实(shí)验室(shì)正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的(de)运(yùn)动(dòng)特征(zhēng)和(hé)第(dì)一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如(rú)果在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同(tóng)的(de)信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物(wù)质(zhì)所(suǒ)存(cún)在的非常有力的证据了(le)。但是(shì)由于这(zhè)个实(shí)验(yàn)室刚(gāng)刚建成不(bù)久，所以截至目前(qián)还无法提供相应的(de)数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望(wàng)远镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃(bó)望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽视(shì)场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭(shì)目(mù)以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存在，它(tā)们极(jí)有可能(néng)拥有另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不(bù)会意(yì)味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某(mǒu)个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物质正在(zài)通过(guò)这样的(de)效应创造生命。当然(rán)，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更新的动力！

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