宇(yǔ)宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据(jù)，科学家(jiā)们(men)在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)进(jìn)行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个(gè)地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然哲学(xué)数学(xué)原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动的规(guī)律。往后的(de)几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些天体运(yùn)行轨道(dào)出现(xiàn)异(yì)常，不符合万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律的时候，他们就会知(zhī)道(dào)，周围一定(dìng)有未知的(de)天体(tǐ)通过引力在摄动它(tā)的(de)轨道。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨道的(de)异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得重大天文成就的例(lì)子。但(dàn)是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们上升到星(xīng)系(xì)或者是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗(fú)里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的(de)质量(liàng)。这(zhè)是(shì)一(yī)个由数(shù)千个(gè)星系(xì)所组成的巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引力束(shù)缚(fù)在(zài)一起。测量(liàng)星系团的(de)质(zhì)量一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第(dì)一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各(gè)个(gè)星系的光度。

第(dì)二(èr)种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可(kě)见(jiàn)光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速(sù)度的过程中，兹(zī)威基发(fā)现(xiàn)星(xīng)系团中很(hěn)多星(xīng)系的速度比理论上要快(kuài)得多(duō)，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是(shì)无(wú)法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分不可(kě)见(jiàn)的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来(lái)说，距(jù)离(lí)中(zhōng)心(xīn)越远的恒星(xīng)在其轨道(dào)上的运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观测的(de)结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定(dìng)律，在星系(xì)当中如果没(méi)有足(zú)够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这种方法就是(shì)测量(liàng)星系当中气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异常的(de)结果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学家们通过射(shè)电望远镜测(cè)量(liàng)了(le)距离星系中心更远距(jù)离(lí)的(de)氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的(de)太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳系位(wèi)于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引力(lì)定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加速度的原因很可能(néng)就是存在着(zhe)一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估算在星系当中暗物(wù)质的质(zhì)量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释这个(gè)现(xiàn)象的原因(yīn)。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数量却(què)只有银河系的(de)千分(fēn)之(zhī)一。

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所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学家们使用(yòng)最(zuì)先(xiān)进的望(wàng)远镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动(dòng)是可(kě)以用正常的物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物(wù)质，已经被附近(jìn)的另一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能(néng)就是人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在(zài)行(xíng)星系(xì)尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团的(de)尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则(zé)是(shì)不同的(de)方(fāng)式。对于在星系团之间(jiān)的相互作用，科学(xué)家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的(de)是(shì)在数百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的(de)质量之间会产生对彼此特(tè)殊的(de)效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需(xū)要(yào)对现在的物(wù)理定律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现也让很多(duō)人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还(hái)有关于暗物质存(cún)在的(de)其他的理论证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的(de)星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系的(de)气体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什么来验证它的质量(liàng)区域到底是不是集(jí)中在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变(biàn)。其(qí)实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们(men)地球上的观(guān)测者之间(jiān)。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超(chāo)大质量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当(dāng)人(rén)们(men)对3502身份证号码开头是哪的，身份证号3502开头的是哪里人子(zi)弹星系团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它的(de)大质量区(qū)域并(bìng)不是(shì)在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解(jiě)释方法就(jiù)是当(dāng)星团发生全(quán)部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域(yù)，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了(le)130多亿(yì)年之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留(liú)下了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐(fú)射(shè)。其中红色的部分表(biǎo)示温度(dù)较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际(jì)上它们(men)之间的温(wēn)差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来(lái)不(bù)应(yīng)该是这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微(wēi)波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通(tōng)物质(zhì)的5倍(bèi)。这(zhè)个数字(zì)与(yǔ)解(jiě)释(shì)星(xīng)系(xì)当(dāng)中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是一致的(de)。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很好地解释了(le)很多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来(lái)相(xiāng)互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒(lì)子的(de)存在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒子到底是(shì)什么(me)？科学家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方式也不(bù)相同。在过去的(de)几十(shí)年当中，人(rén)类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行了(le)超过50次的(de)实(shí)验，却没(méi)有任何(hé)实质性的发现(xiàn)，除(chú)了(le)一个地方，意大利的格兰(lán)萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上最大的地(dì)学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年(nián)都是一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现暗(àn)物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性的年(nián)度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们(men)也在(zài)以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环(huán)绕银河(hé)系的方向是一致(zhì)的(de)，而另外半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的(de)方向正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流(liú)最(zuì)快的时段(duàn)。而(ér)在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但(dàn)是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论的(de)有(yǒu)效性(xìng)。

因(yīn)此科(kē)学(xué)家认为这可以用来(lái)解释(shì)，研究人员们所观3502身份证号码开头是哪的，身份证号3502开头的是哪里人测到的周期性信(xìn)号。当然(rán)也可能(néng)有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可(kě)能(néng)是温度、湿度(dù)、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大(dà)利游客的数量也符合(hé)这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了一个(gè)几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验室(shì)正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿过暗(àn)物质流的运动特征和(hé)第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可(kě)以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据(jù)了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提供相应的(de)数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是探索暗(àn)物质背(bèi)后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果，我(wǒ)们只能(néng)拭(shì)目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬(fēn)研究发(fā)现，如果(guǒ)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生(shēng)，或(huò)者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一理论得到(dào)进(jìn)一步的证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗(àn)物(wù)质(zhì)正在通过这样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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