宇宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗(àn)物质存在的证据(jù)，科学家们(men)在过去的几十年当中进行了超过(guò)50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何(hé)的(de)有效证(zhèng)据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不(bù)符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知的天(tiān)体通过引力在(zài)摄(shè)动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天王星运行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且发(fā)现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现(xiàn)都是应用万(wàn)有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是(shì)在恒星(xīng)系(xì)统的尺度(dù)当(dāng)中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和测量后发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是(shì)一个(gè)由(yóu)数(shù)千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质量(liàng)一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是(shì)获得其"光度(dù)学的(de)质量(liàng)"，需要的数(shù)据是(shì)测量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二(èr)种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的(de)运动速(sù)度(dù)。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动(dòng)力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座(zuò)星系团(tuán)有99%的(de)质量(liàng)消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的(de)是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基(jī)发(fā)现(xiàn)星系团中很多(duō)星系的速(sù)度比理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的(de)引(yǐn)力是无法将它(tā)们束(shù)缚在星系(xì)团内的(de)，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛(pāo)出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了(le)这样部分(fēn)不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对(duì)这(zhè)样(yàng)的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让(ràng)人感(gǎn)到不可(kě)思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变。可是根(gēn)据(jù)牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没(méi)有足(zú)够(gòu)大的质量来(lái)吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的(de)恒(héng)星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于(yú)这种现象，科学(xué)家们会使用(yòng)一种相对(duì)标准的(de)方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量(liàng)星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气(qì)体的旋转速(sù)度。如果出现异(yì)常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家(jiā)们通过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的(de)太(tài)阳系也不例外，太(tài)阳系位于(yú)银河(hé)系的第三(sān)悬臂(bì)之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行计算(suàn)，太(tài)阳(yáng)系的(de)运行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加(jiā)速度的(de)原因很可能(néng)就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的(de)引力效应将星系(xì)聚集在(zài)了(le)一起。

也是从这时开始，越(yuè)来(lái)越多(duō)的研(yán)究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象(xiàng)的(de)原因(yīn)。在一项新(xīn)的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的(de)遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也(yě)会(huì)出现速(sù)度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还(hái)发现了(le)一(yī)个反常(cháng)的星(xīng)系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和(hé)银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒(héng)星(xīng)数量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细测(cè)量之后(hòu)，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常(cháng)的(de)物质和力(lì)学定律来解释的。那么(me)又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说(shuō)之(zhī)外(wài)，另一种可(kě)能就是人类对引(yǐn)力的理解还不(bù)够全(quán)面，引(yǐn)力(lì)很可能(néng)在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不(bù)同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的(de)轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们(men)所理解(jiě)的(de)方式运动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力(lì)之间的相互(hù)作用则是(shì)不同(tóng)的(de)方式。对于在星系团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家还(hái)引入(rù)了外部场效应的概念，指的(de)是在数百(bǎi)万光年(nián)的规(guī)模上(shàng)，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人(rén)认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星(xīng)团，它们大(dà)部分的普通质量都在星系台积电是做什么的，台湾台积电是什么意思(xì)的气体当(dāng)中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互(hù)作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所在(zài)的中间区域(yù)。那么我们(men)通过什么(me)来验(yàn)证它(tā)的质量区域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问题，而是(shì)这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观测(cè)者之(zhī)间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量的东西(xī)的引力，会(huì)使(shǐ)身(shēn)后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的(de)光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可(kě)能(néng)是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗(àn)物(wù)质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解释(shì)方(fāng)法就(jiù)是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗(àn)物质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了(le)各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们(men)通过对(duì)前(qián)景背景(jǐng)分离后(hòu)的二值图像进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随着(zhe)暗物(wù)质的(de)增加，一(yī)些(xiē)峰值(zhí)的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗(àn)物质(zhì)大约是(shì)普通(tōng)物质(zhì)的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗(àn)物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而(ér)暗(àn)物质的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它(tā)们(men)不参(cān)与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如(rú)果能够(gòu)找到(dào)这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到(dào)了暗物(wù)质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子(zi)所需要(yào)的实台积电是做什么的，台湾台积电是什么意思验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的(de)实验，却没有任何实(shí)质性的发现，除了一个地(dì)方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个(gè)三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家(jiā)声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探(tàn)测率会(huì)在(zài)每年的(de)6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物质(zhì)会产生周(zhōu)期性的年(nián)度(dù)信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河(hé)系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中会(huì)产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河(hé)系的(de)方(fāng)向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地球(qiú)与(yǔ)太(tài)阳(yáng)的(de)方向正好达到完全一致，这是(shì)理(lǐ)论上(shàng)地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达(dá)到了最慢(màn)值。尽管在(zài)实际(jì)的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系(xì)相对(duì)银(yín)河(hé)系的(de)平面(miàn)呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学(xué)家认为(wèi)这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他(tā)的(de)情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度(dù)周(zhōu)期信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游(yóu)客的数量也符合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又在南(nán)半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季(jì)节(jié)与之前的(de)实验室正好相反，而(ér)在(zài)这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物质流(liú)的运动特征和第(dì)一个(gè)实(shí)验室(shì)是一样的(de)。

因此，如果在(zài)这里可(kě)以得(dé)到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物(wù)质所存在的非常有(yǒu)力(lì)的证据(jù)了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜(jìng)，这台(tái)太空望(wàng)远镜(jìng)叫(jiào)做“南(nán)希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索暗(àn)物质(zhì)背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探(tàn)测的结(jié)果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子(zi)天(tiān)体物理中心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个重要(yào)因素(sù)。

如果这一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗(àn)物(wù)质(zhì)正在通过(guò)这样的(de)效(xiào)应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到(dào)底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动力(lì)！

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