宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的(de)证据，科(kē)学(xué)家们(men)在过去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任(rèn)何的有效证(zhèng)据。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书(shū)中(zhōng)欧莱雅精华肌底液好用吗，欧莱雅肌底液的作用和功效，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的(de)规(guī)律(lǜ)。往后的几百(bǎi)年来，当天文(wén)学家们(men)发现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的(de)天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发(fā)现都是应用(yòng)万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取得重大(dà)天文成就的(de)例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是(shì)在(zài)恒星系统的尺度(dù)当中(zhōng)，可当我们上升到(dào)星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和(hé)测量后发(fā)星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这(zhè)些(xiē)星系被引(yǐn)力(lì)束缚(fù)在(zài)一起。测量星系团(tuán)的质(zhì)量一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当(dāng)两种方(fāng)法结果一致，就可以确(què)定其(qí)质量的(de)范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的(de)光(guāng)度。

第(dì)二种是动力学质量的计(jì)算，是利(lì)用(yòng)光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中(zhōng)的各(gè)个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的(de)质量消失(shī)了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基(jī)发现(xiàn)星系团(tuán)中(zhōng)很多(duō)星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应该被抛(pāo)出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维(wéi)基提出了这样(yàng)部分不可(kě)见的(de)暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但(dàn)是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(zhè)样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次(cì)出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特(tè)福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他们观测的结果(guǒ)却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如(rú)果(guǒ)没有足够大的(de)质量来吸引它们，这(zhè)些外围的(de)恒星(xīng)早就被甩到宇宙当(dāng)中了(le)。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的(de)力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们(men)的旋转速度(dù)并(bìng)不符合(hé)牛顿(dùn)的(de)力学定(dìng)律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳系(xì)位(wèi)于银(yín)河系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒(miǎo)，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(shí)际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加速(sù)度的(de)原因很可能就(jiù)是存(cún)在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越来(lái)越多的研究人(rén)员(yuán)开始相信暗物(wù)质的(de)存在。科学家根据星系外(wài)恒(héng)星(xīng)轨道的(de)速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多(duō)，但是(shì)星系当中存在的(de)恒星数量却只有银河(hé)系的千分之一(yī)。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析(xī)。但是科学家们(men)使用最先进的望远镜(jìng)对(duì)其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物(wù)质(zhì)和力学(xué)定律来解释(shì)的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附近没有任何星系存在。造(zào)成(chéng)这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的(de)理解还不够全面，引力(lì)很可(kě)能在(zài)不同(tóng)尺度(dù)空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和(hé)星(xīng)团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则(zé)是(shì)不(bù)同的方(fāng)式(shì)。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这意味(wèi)着(zhe)我们(men)需要对现在的物理定(dìng)律进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很多(duō)人(rén)认(rèn)为暗物质(zhì)假说(shuō)理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关(guān)于(yú)暗物质存(cún)在的其他的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿(yì)光年(nián)的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)星(xīng)系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的(de)普通质量都(dōu)在星系的(de)气体当中。当星(xīng)团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会(huì)导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位于(yú)所有(yǒu)这些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们通过(guò)什么来验证它(tā)的质量(liàng)区(qū)域到底是不是集中在中间呢(ne)？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真的(de)被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是(shì)这(zhè)样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们(men)地球(qiú)上的观(guān)测(cè)者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东西(xī)的引力，会(huì)使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透(tòu)镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大的天(tiān)体可能(néng)是超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系(xì)团观测的(de)时候(hòu)，发现它的大(dà)质量(liàng)区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释方(fāng)法就是(shì)当星团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过(guò)了这个区域，并在(zài)两边形成(chéng)了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红色(sè)的(de)部分表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但实(shí)际上它们之(zhī)间(jiān)的温差(chà)只有万分之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图像进(jìn)行连(lián)通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看起来不(bù)应(yīng)该是这样的(de)，而随着暗(àn)物质(zhì)的(de)增加(jiā)，一些峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致的(de)。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理(lǐ)论(lùn)框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的本(běn)质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的(de)实验(yàn)方式(shì)也(yě)不相同。在过去(qù)的几十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了超过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性(xìng)的发现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最大的(de)地学(xué)实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测(cè)到(dào)了某种信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一(yī)些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什么暗(àn)物(wù)质会(huì)产生周期(qī)性的(de)年度(dù)信号呢(ne)？刚才我们(men)讲了太(tài)阳系正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么(me)如果暗(àn)物质存在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着(zhe)我们也(yě)在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段(duàn)。而在11月份，又恰好达(dá)到了(le)最慢(màn)值。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对(duì)银河系的平(píng)面呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所观测到(dào)的周期(qī)性信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期信号的差异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验(yàn)室正好相反，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过(guò)暗物质流的(de)运动特(tè)征和第(dì)一个实验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里可以得(dé)到相(xiāng)同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力(lì)的证据了。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器提(tí)供的视野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测(cè)的(de)结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的科(kē)学(xué)家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是生命(mìng)进化(huà)的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么(me)遍布(bù)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)的暗(àn)物质会不会(huì)意味着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物(wù)质正在通过(guò)这(zhè)样的效应(yīng)创(chuàng)造生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要(yào)先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在(zài)的实际证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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