宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科(kē)学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是(shì)却(què)没有发(fā)现任何的(de)有效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年(nián)出版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当天文(wén)学家们发(fā)现某些天体运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候(hòu)，他(tā)们就会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的(de)异常(cháng)，推(tuī)算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发现都是(shì)应用万有(yǒu)引力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现(xiàn)都是在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系(xì)或者(zhě)是星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的(de)质量一(yī)般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数(shù)据是测量(liàng)各个星系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量(liàng)的计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速(sù)度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然(rán)是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异(yì)的(de)是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的(de)速度比理(lǐ)论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在(zài)星系团内(nèi)的(de)，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这样部分不可(kě)见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的人们对这样(yàng)的(de)一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个(g碳酸银是不是沉淀 碳酸银在水中是沉淀吗è)词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行(xíng)速(sù)度(dù)就会越慢。但(dàn)是他们(men)观测的(de)结果却让人感到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足够大(dà)的质量来吸(xī)引它(tā)们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一种相对(duì)标准的(de)方法来解释暗物质的(de)存(cún)在，这种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距(jù)离(lí)星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认为(wèi)是(shì)由暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中。

于是科(kē)学家们通过(guò)射电(diàn)望(wàng)远镜(jìng)测(cè)量(liàng)了(le)距离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不(bù)例(lì)外(wài)，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向心加速(sù)度(dù)的原(yuán)因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不(bù)到的物(wù)质，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是从(cóng)这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的存(cún)在(zài)。科学家(jiā)根据星(xīng)系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎(hū)没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会(huì)出现速(sù)度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大(dà)小和银河系(xì)不(bù)多，但是星(xīng)系(xì)当中存在(zài)的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之一(yī)。

所以在理论上(shàng)，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使(shǐ)用最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是可(kě)以用正常的(de)物质和力学定律来碳酸银是不是沉淀 碳酸银在水中是沉淀吗解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星(xīng)系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被(bèi)附(fù)近的另(lìng)一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存(cún)在(zài)。造(zào)成这些(xiē)现(xiàn)象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人(rén)类(lèi)对(duì)引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在(zài)不同尺度空间(jiān)中的(de)工(gōng)作方式是(shì)不同的(de)，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和星团(tuán)的(de)尺度，引(yǐn)力之间的(de)相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了(le)外部场效应(yīng)的概念，指的是在(zài)数百万光(guāng)年的规模(mó)上，巨大的质量(liàng)之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成(chéng)立，这意(yì)味(wèi)着我们需要对(duì)现在的(de)物理定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也让(ràng)很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是(shì)蒙德(dé)理论所(suǒ)没(méi)法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的(de)气体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大(dà)幅(fú)降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有这(zhè)些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通过什(shén)么(me)来(lái)验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系(xì)似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形变(biàn)。其(qí)实(shí)这些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也(yě)不(bù)是韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问题，而是(shì)这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的(de)东西的(de)引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是(shì)超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观(guān)测(cè)的时(shí)候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发(fā)生(shēng)全(quán)部的碰(pèng)撞时(shí)，可被(bèi)观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通过了这个(gè)区域，并在两边(biān)形成了引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为(wèi)是暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的(de)区域(yù)，但实际上它们(men)之间的(de)温(wēn)差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的(de)二值(zhí)图像进(jìn)行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没(méi)有暗物质(zhì)，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约(yuē)是普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字(zì)与解释星系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本(běn)质就是(shì)宇(yǔ)宙当中存(cún)在着某种类(lèi)型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他(tā)的电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒(lì)子的(de)存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子(zi)到(dào)底(d碳酸银是不是沉淀 碳酸银在水中是沉淀吗ǐ)是什(shén)么？科学家们已经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不(bù)同的目标粒子所(suǒ)需(xū)要的(de)实验方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为(wèi)了(le)寻找这(zhè)些看(kàn)不见(jiàn)、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不(bù)会(huì)与常规物质相互作用(yòng)的(de)“暗物(wù)质(zhì)”，科(kē)学(xué)家们已经(jīng)进行了超过50次的实(shí)验，却(què)没有(yǒu)任何实质性(xìng)的(de)发(fā)现，除(chú)了一个(gè)地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处(chù)的(de)地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年的(de)数据收集，人(rén)们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在11月降到(dào)最(zuì)低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移(yí)动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我们(men)也在以这样的速度(dù)在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这个过程(chéng)中会(huì)产生相(xiāng)应的(de)振荡，同(tóng)时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太(tài)阳环绕银河系(xì)的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达(dá)到(dào)完(wán)全(quán)一(yī)致，这是理(lǐ)论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的(de)时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系的平(píng)面(miàn)呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个(gè)理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这可以用(yòng)来解释，研究人(rén)员(yuán)们所观测到的(de)周期性信(xìn)号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的(de)情况(kuàng)，造成这种年度周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客的数量也(yě)符合这个周期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在南半球(qiú)建立了一个几(jǐ)乎相同的(de)实验室，这里的季节与之(zhī)前的(de)实(shí)验(yàn)室(shì)正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物质流(liú)的运动(dòng)特征(zhēng)和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相(xiāng)同的信号(hào)，就可(kě)以(yǐ)成(chéng)为(wèi)暗(àn)物质(zhì)所(suǒ)存在(zài)的非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但是由于这(zhè)个(gè)实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还(hái)无法提(tí)供(gōng)相应(yīng)的(de)数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一(yī)个关(guān)键的用途(tú)就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学(xué)家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另一(yī)种神秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那(nà)么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会(huì)意(yì)味着(zhe)人(rén)类(lèi)并(bìng)不(bù)孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的(de)行(xíng)星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这样的效(xiào)应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗物(wù)质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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