宇宙是“人(rén)为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在(zài)的证(zhèng)据(jù)，科学(xué)家们在过去的几(jǐ)十年当中进行(xíng)了超过50次(cì)的长期(qī)实验(yàn)，但是却没有发(fā)现(xiàn)任何的(de)有(yǒu)效证据。除了(le)一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学(xué)数学(xué)原理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道(dào)出(chū)现异常，不符(fú)合(hé)万有引力(lì)定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会知(zhī)道(dào)，周围一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道的(de)异常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定(dìng)律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的(de)质量(liàng)一般会(huì)使(shǐ)用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种方法结果一(yī)致，就(jiù)可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要的数据是(shì)测量各个(gè)星系的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算(suàn)，是(shì)利用光(guāng)谱(pǔ)红移(yí)测量(liàng)星系(xì)团中的各个星系相对于星系团的(de)运动速度(dù)。当(dāng)测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的(de)质(zhì)量(liàng)消(xiāo)失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我们无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星系(xì)的速(sù)度比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可(kě)见(jiàn)星系的质量所产生的引力(lì)是无法将它(tā)们(men)束(shù)缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系(xì)团(tuán)之(zhī)外了，除非(fēi)有(yǒu)一(yī)种神(shén)秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提(tí)出(chū)了这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)绝(jué)大部分(fēn)的(de)质量。只是当时的人们对这样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再(zài)一(yī)次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度(dù)就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让(ràng)人感到不(bù)可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎(hū)保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足(zú)够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使(shǐ)用一种相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物(wù)质的(de)存(cún)在(zài)，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力量(liàng)进入其(qí)中。

于是科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们(men)的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于(yú)银(yín)河系(xì)的第三悬臂(bì)之上，距(jù)离银(yín)河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远远大于(yú)理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心(xīn)加(jiā)速度的原(yuán)因很可能(néng)就是存(cún)在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗(àn)物质的存在(zài)。科学(xué)家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗(àn)物质的质量(liàng)占整(zhěng)个(gè)星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解(jiě)释这个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异(yì)。另外(wài)，天(tiān)文学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却(què)只有银河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系(xì)必须(xū)存在(zài)暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家(jiā)们使用最先进(jìn)的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正(zhèng)常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许(xǔ)该星系(xì)的(de)暗物质，已经被(bèi)附(fù)近的另一个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近没(méi)有任何星系(xì)存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对引力(lì)的理(lǐ)解还(hái)不够全(quán)面(miàn)，引力(lì)很(hěn)可能(néng)在不同尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这意(yì)味着(zhe)在(zài)行(xíng)星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道，按照我(wǒ)们(men)所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和(hé)星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间(jiān)的(de)相互作(zuò)用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部(bù)场效应的概(gài)念，指的是(shì)在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这DHC属于什么档次，dhc属于什么档次的化妆品意味(wèi)着我们需(xū)要(yào)对现在(zài)的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很多人认(rèn)为暗物(wù)质(zhì)假(jiǎ)说(shuō)理论就此(cǐ)终结(jié)。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的(de)子弹星系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似(shì)这(zhè)样的星团，它(tā)们大部(bù)分的普通质量都在星系的气(qì)体当中。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的(de)时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系(xì)团大部(bù)分的质量将位于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量(liàng)区域(yù)到(dào)底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯望远镜出了什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球上的(de)观测者之间。被(bèi)一个(gè)质量超(chāo)级巨大的(de)天体遮(zhē)挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的(de)光(guāng)都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可能是超大(dà)质(zhì)量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的(de)解释(shì)方法就(jiù)是当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直(zhí)接通(tōng)过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为(wèi)是暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经过(guò)了(le)130多亿年(nián)之后，这(zhè)些(xiē)光(guāng)在(zài)宇(yǔ)宙空(kōng)间背(bèi)景(jǐng)上留(liú)下(xià)了各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部(bù)分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们(men)通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通(tōng)域提取和(hé)标记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这(zhè)样的(de)，而随(suí)着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐(fú)射的测(cè)量值，我们(men)需要的暗物质大(dà)约是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字(zì)与(yǔ)解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就(jiù)意(yì)味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地(dì)解(jiě)释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子(zi)，它们(men)不(bù)参与任何其他的电(diàn)磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒(lì)子的存在(zài)，就相(xiāng)当于找到了暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的(de)假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻找这些不(bù)同的(de)目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验方式(shì)也不(bù)相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几(jǐ)乎不会(huì)与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经(jīng)进行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利(lì)的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的(de)地(dì)学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼高的探测(cè)器，一直(zhí)致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到了某(mǒu)种信(xìn)号。经过了20多(duō)年的(de)数据(jù)收(shōu)集(jí)，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达(dá)到峰(fēng)值(zhí)，然(rán)后在(zài)11月降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为(wèi)这可能是人(rén)类(lèi)发现暗(àn)物(wù)质的(de)第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银(yín)河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球围绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是(shì)一致的(de)，而另外半(bàn)年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时(shí)候，地(dì)球(qiú)与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快的(de)时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系(xì)的(de)平面呈现(xiàn)了60度(DHC属于什么档次，dhc属于什么档次的化妆品dù)的(de)倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这可以用来解(jiě)释，研究人员们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造(zào)成(chéng)这(zhè)种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了(le)一个几乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的(de)实验室(shì)正好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一(yī)个实(shí)验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如(rú)果在(zài)这里可(kě)以得到相同的信号(hào)，就(jiù)可(kě)以成为暗物质所存(cún)在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供(gōng)相(xiāng)应(yīng)的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)其中一(yī)个关键的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的(de)结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗(àn)物(wù)质(zhì)存在(zài)，它们(men)极有可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质(zhì)效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)生命的(de)诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的(de)暗物质会不会意(yì)味(wèi)着人(rén)类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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