宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的(de)证据，科学家们(men)在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)进(jìn)行(xíng)了超过50次(cì)的长期实验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符(fú)合万(wàn)有引力定律的时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天(tiān)体通过引(yǐn)力(lì)在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运行(xíng)轨道的(de)异常，推算(suàn)并(bìng)且发现了(le)海(hǎi)王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥(míng)王星(xīng)的(de)发(fā)现都是(shì)应用万有引力定律所取(qǔ)得重大(dà)天文成(chéng)就的(de)例子。但(dàn)是这些发现都(dōu)是在恒星(xīng)系(xì)统的(de)尺度当中(zhōng)，可(kě)当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是星团的(de)尺度，事(shì)情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究和测量后发星系团(tuán)的(de)质量。这(zhè)是一个(gè)由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一致，就可(kě)以确定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第(dì)一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需(xū)要的数据是测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力(lì)学质量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中(zhōng)的各个星(xīng)系(xì)相对于(yú)星系团(tuán)的运动速(sù)度。当测(cè)量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学(xué)质(zhì)量”的(de)400倍(bèi)。这(zhè)意味(wèi)着，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异(yì)的(de)是，在测量(liàng)速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多星系(xì)的速度比理论(lùn)上(shàng)要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的运动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力(lì)是无法将它们束(shù)缚在星(xīng)系团内的，它们(men)早就应该(gāi)被(bèi)抛(pāo)出星系团(tuán)之外了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来(lái)源(yuán)于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出了(le)这样部(bù)分(fēn)不(bù)可(kě)见的暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们(men)却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们(men)对(duì)这样的一(yī)种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再一(yī)次出(chū)现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系(xì)中的恒星运动(dòng)。理论(lùn)上来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速(sù)度就会越慢。但是(shì)他们观测的结(jié)果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思(sī)议(yì)。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当(dāng)中如果没有足够大(dà)的质量来吸(xī)引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标(biāo)准的方法来(lái)解释暗物质的(de)存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测(cè)量了(le)距离星系中(zhōng)心更远距(jù)离的(de)氢元(yuán)素(sù)，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算(suàn)，太阳系的运行速(sù)度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上(shàng)，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速(sù)度的(de)原(yuán)因很可能就是(shì)存(cún)在着(zhe)一种(zhǒng)我们(men)看不(bù)到的物质(zhì)，是(shì)这些暗物(wù)质(zhì)的(de)引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗(àn)物质(zhì)的(de)质(zhì)量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这(zhè)个现象的原因。在一(yī)项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应的(de)遥远恒星之间(jiān)，也会(huì)出现速度上的(de)微小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发现了一个(gè)反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河系不(bù)多(duō)，但是(shì)星(xīng)系当(dāng)中存在的恒星数量却(què)只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星系必(bì)须存(cún)在暗物质，否则(zé)就(jiù)会分(fēn)崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒星运动(dòng)是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力(lì)学(xué)定律来解(jiě)释的。那(nà)么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系(xì)存在(zài)。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了(le)暗物质的假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人(rén)类(lèi)对引力的(de)理解还不够全面，引力很(hěn)可(kě)能在不(bù)同尺度空间(jiān)中的(de)工(gōng)作(zuò)方(fāng)式是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间的相互(hù)作用则是不同的(de)方式(shì)。对(duì)于在星系团之间(jiān)的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外(wài)部(bù)场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的(de)普通质量(liàng)都在(zài)星系(xì)的(de)气体当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间区(qū)域。那么我们通过(guò)什么来验证它(tā)的质(zhì)量区域(yù)到底是不是(shì)集中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回(huí)了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全彩的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中(zhōng)我们(men)可以明(míng)显地(dì)看到(dào)很多(duō)星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并(bìng)不(bù)是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什(shén)么问题(tí)，而是这样(yàng)极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们(men)地球上的观(guān)测者之(zhī)间(jiān)。被一个(gè)质量超级巨(jù)大(dà)的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可能是超大(dà)质量的(de)黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对子弹星(xīng)系团观(guān)测的时候，发现它的大(dà)质量(liàng)区域并不是在(zài)中(zhōng)间(jiān)，而(ér)是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是(shì)当(dāng)星团发生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质(zhì)量气(qì)体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物(wù)质则(zé)直接(jiē)通(tōng)过了这个区域，并在(zài)两边形(xíng)成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的迄今为止最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之(zhī)后(hòu)，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离后的(de)二值图像进(jìn)行连通(tōng)域提(tí)取和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来不娜能组成什么词，娜字能组什么词语应该是这样的，而随(suí)着暗物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释(shì)星(xīng)系当中恒(héng)星运动所需要(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(jiě)释了很多不同(tóng)的观测结(jié)果。而暗物(wù)质的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存在着(zhe)某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这(zhè)种粒(lì)子到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十(shí娜能组成什么词，娜字能组什么词语)种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方(fāng)式也不相同。在过去的(de)几十年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的(de)地学实验(yàn)室，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测(cè)到了某种信(xìn)号。经(jīng)过了(le)20多年的(de)数(shù)据收集，人们发现了(le)一(yī)个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期(qī)性的年度(dù)信号(hào)呢？刚(gāng)才(cái)我们(men)讲(jiǎng)了太(tài)阳系(xì)正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银河(hé)系(xì)进(jìn)行移(yí)动(dòng)，那么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在(zài)以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另(lìng)外半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候，地(dì)球与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际的(de)情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系的平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是(shì)这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家认为(wèi)这可以用(yòng)来解释，研(yán)究人员们(men)所观测到(dào)的(de)周期(qī)性信号。当然(rán)也可能有其他(tā)的情(qíng)况，造成这种年度周(zhōu)期信号的(de)差异也(yě)可能是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤(rǎng)中(zhōng)的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意大利游客(kè)的数量也符合这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季(jì)节与(yǔ)之(zhī)前(qián)的实验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运动特(tè)征和第一(yī)个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力(lì)的(de)证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无(wú)法(fǎ)提供(gōng)相(xiāng)应的数据(jù)支持(chí)。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台(tái)新的(de)望远镜，这台太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜其中(zhōng)一个关(guān)键的(de)用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后的奥(ào)秘(mì)，对于探测(cè)的结果，我们(men)只能拭目(mù)以待了(le)。费(fèi)米实验(yàn)室(shì)粒(lì)子天(tiān)体物理中(zhōng)心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥(yōng)有(yǒu)另(lìng)一种神(shén)秘(mì)的(de)效(xiào)应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说(shuō)是生命进化(huà)的一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得到(dào)进一步的证实(shí)，那(nà)么(me)遍布(bù)宇(yǔ)宙当中(zhōng)的(de)暗(àn)物质会不会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中某(mǒu)个角落的行(xíng)星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们(men)觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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