宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是什么(me)？人(rén)类为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科(kē)学家们在过去的几(jǐ)十(shí)年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期(qī)实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数学原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示(shì)了(le)宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学(xué)家们发现某些(xiē)天(tiān)体(tǐ)运行(xíng)轨道出现异常，不符合(hé)万有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就会知道(dào)，周围一(yī)定有未知的(de)天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的(de)异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海王(wáng)星(xīng)的存(cún)在(zài)。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发(fā)现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大天文成就(jiù)的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学(xué)家弗里茨(cí)兹(zī)威基(jī)正在研(yán)究和测量(liàng)后发星系团(tuán)的质(zhì)量。这(zhè)是一(yī)个由(yóu)数千个星系所组成的巨大(dà)星系团(tuán)，这些星(xīng)系被(bèi)引力(lì)束(shù)缚在(zài)一起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一(yī)般(bān)会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确(què)定其质量的范围。

第(dì)一种是获得其(qí)"光度学的(de)质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系(xì)的(de)光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相对于星系(xì)团的运动(dòng)速(sù)度(dù)。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的(de)过(guò)程中，兹(zī)威(wēi)基发(fā)含盐率怎么求公式，含盐率怎么求百分比现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚在星(xīng)系团内的，它们(men)早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系团之(zhī)外了，除非有一(yī)种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力(lì)量(liàng)来源于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的(de)一(yī)种说法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测(cè)仙女(nǚ)座星系(xì)中的(de)恒星(xīng)运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观(guān)测的(de)结果却让(ràng)人感到不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被(bèi)甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使用一(yī)种相对标准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气(qì)体在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如(rú)果出现异(yì)常(cháng)的结(jié)果，就认为是(shì)由暗物质(zhì)的力(lì)量进入其中。

于(yú)是科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位(wèi)于银(yín)河系的第(dì)三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这(zhè)个实际(jì)速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加(jiā)速度的(de)原因很可能就是存在(zài)着一种我们看(kàn)不(bù)到的物质，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效(xiào)应将星系聚(jù)集在了一起。

也(yě)是从(cóng)这时(shí)开始，越来越多的(de)研究(jiū)人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个(gè)星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不(bù)是唯(wéi)一可以解释这个现(xiàn)象的原因(yīn)。在一(yī)项新的(de)研究(jiū)当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力(lì)效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现了一个(gè)反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物(wù)质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中的(de)恒(héng)星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物质和(hé)力学定(dìng)律来(lái)解(jiě)释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被附近的(de)另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星(xīng)系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之外(wài)，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引(yǐn)力很可(kě)能(néng)在不同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作方式是不(bù)同的，这意味着在(zài)行星(xīng)系(xì)尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式(shì)运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则是不同(tóng)的方(fāng)式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互(hù)作(zuò)用，科学家还(hái)引(yǐn)入了(le)外部场(chǎng)效(xiào)应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会(huì)产生对彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗(àn)物质(zhì)存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气体(tǐ)的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的(de)质(zhì)量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的(de)质量区域(yù)到(dào)底是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身(shēn)并不是真的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天(tiān)体和(hé)我们(men)地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力(lì)透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大(dà)的(de)天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子(zi)弹星系团观(guān)测的时(shí)候，发现它的大质量(liàng)区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗(àn)物质(zhì)存(cún)在(zài)的迄今(jīn)为(wèi)止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来(lái)自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性(xìng)的微(wēi)波辐(fú)射。其中红(hóng)色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表示相对较(jiào)冷的(de)区域，但(dàn)实际上(shàng)它们(men)之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分(fēn)离后的(de)二值图(tú)像进行连通域提取和(hé)标记之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来不(bù)应该是这(zhè)样的，而随(suí)着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需(xū)要的(de)暗物(wù)质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星(xīng)运动(dòng)所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释(shì)了很(hěn)多不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗物质的本(běn)质就是宇宙当(dāng)中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存(cún)在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到(dào)了暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了(le)数(shù)十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻(xún)找这(zhè)些不同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式(shì)也不(bù)相同(tóng)。在(zài)过(guò)去的几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为(wèi)了(le)寻找这些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的地学实(shí)验(yàn)室(shì)，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周(zhōu)期(qī)性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学(xué)家(jiā)认为这可能是(shì)人类发(fā)现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什(shén)含盐率怎么求公式，含盐率怎么求百分比么暗(àn)物(wù)质(zhì)会产生周期性的年(nián)度(dù)信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河(hé)系(xì)进行(xíng)移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程中(zhōng)会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地(dì)球围绕太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是(shì)一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达(dá)到完全一致，这(zhè)是(shì)理论上地(dì)球穿(chuān)越(yuè)暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银河系(xì)的平(píng)面呈现(xiàn)了(le)60度的(de)倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效(xiào)性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观(guān)测到的周(zhōu)期性信号(hào)。当(dāng)然(rán)也可能有其他的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山(shān)上的积雪，甚至(zhì)连意大(dà)利游客的数量也(yě)符合这个(gè)周期的(de)规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前(qián)的实验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质所(suǒ)存在(zài)的非常(cháng)有力的证(zhèng)据了(le)。但是由(yóu)于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器提供的视(shì)野是哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的(de)用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它(tā)们极有可(kě)能(néng)拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生(shēng)命进化的一个(gè)重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的(de)暗物质会不(bù)会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤(gū)单呢(ne)？或(huò)许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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