宇宙是“人为制造(zào)”的(de)？为何会存在(zài)科(kē)学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找暗(àn)物质存在(zài)的证据，科学家们在过去(qù)的几(jǐ)十(shí)年当中进行(xíng)了超过50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是却(què)没有(yǒu)发现任何的(de)有效证据(jù)。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力(lì)定律的时候，他们就会(huì)知(zhī)道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天(tiān)体通过(guò)引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取得重大(dà)天文成就的(de)例子。但是这(zhè)些发现都是在(zài)恒(héng)星系统(tǒng)的(de)尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和(hé)测量后(hòu)发星系团的(de)质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组成的(de)巨大星系(xì)团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会使用到两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一(yī)致，就可(kě)以确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要(yào)的数(shù)据(jù)是测量各个(gè)星(xīng)系的光度。

第二种是动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团中很多星系的速度(dù)比理论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的(de)运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见(jiàn)星系的(de)质量(liàng)所产生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了(le)，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力(lì)量在起作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的人们(men)对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运(yùn)行速度就(jiù)会越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结(jié)果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星(xīng)的(de)旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足(zú)够大的(de)质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学家们(men)会使用(yòng)一种相对标(biāo)准的方法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上(shàng)距(jù)离(lí)星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度(dù)。如果出(chū)现(xiàn)异常的(de)结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物质的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电(diàn)望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离星系中心(xīn)更远距离(lí)的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律进行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速(sù)度(dù)，那么产生以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能(néng)就是(shì)存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力(lì)效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从(cóng)这时(shí)开始，越(yuè)来越多(duō)的研(yán)究人员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相信暗(àn)物质(zhì)的存(cún)在。科学家根据(jù)星系(xì)外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的(de)质量(liàng)占整个(gè)星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是(shì)唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科(kē)学家们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也(yě)会出现速(sù)度上(shàng)的微小差异(yì)。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系不多，但是星(xīng)系当中存(cún)在(zài)的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质(zhì)，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最(zuì)先进的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜对(duì)其进行了(le)40个小时的详细测量之后(hòu)，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学(xué)定律来(lái)解释的。那(nà)么(me)又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近没有任(rèn)何星系(xì)存在。造(zào)成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能(néng)在(zài)不(bù)同(tóng)华诞是什么意思,用在什么地方，生辰华诞是什么意思尺(chǐ)度空间中的工作方(fāng)式是不(bù)同的(de)，这(zhè)意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿(yán)着它们的轨(guǐ)道(dào)，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作用则(zé)是(shì)不同的方式。对于(yú)在星系团之(zhī)间的相互作用，科(kē)学(xué)家还引入了外(wài)部场效应的(de)概(gài)念(niàn)，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的(de)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(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对现在(zài)的物理定(dìng)律进行修(xiū)正，这些(xiē)发现也让很多(duō)人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物(wù)质存在的其他的(de)理论证据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是(shì)蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿(yì)光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在(zài)星系的气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气体的相互(hù)作用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于(yú)所有这些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区(qū)域(yù)。那么我们通过(guò)什么(me)来验证它(tā)的质量区域(yù)到底(dǐ)是不是(shì)集中在中间(jiān)呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯(s华诞是什么意思,用在什么地方，生辰华诞是什么意思ī)韦(wéi)伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些(xiē)星(xīng)系本(běn)身(shēn)并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量的东(dōng)西的引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天(tiān)体可能(néng)是(shì)超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人(rén)们对子弹星系团观(guān)测的时候，发(fā)现它(tā)的大质量区域并(bìng)不是在中间，而(ér)是(shì)在两(liǎng)侧(cè)。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生全(quán)部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接通过了这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边(biān)形成了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引力透(tòu)镜研究也(yě)被认为(wèi)是(shì)暗物(wù)质存在的迄今为止最(zuì)好的(de)理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中最古(gǔ)老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过(guò)了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各相同性(xìng)的(de)微(wēi)波辐射。其(qí)中红色的部(bù)分表示(shì)温度较高(gāo)的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之(zhī)间(jiān)的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离(lí)后的二值(zhí)图像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些(xiē)峰值的(de)幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星系(xì)当中恒星运(yùn)动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例(lì)是一(yī)致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用了(le)一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释(shì)了很(hěn)多不(bù)同的观测结果。而暗(àn)物质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们(men)不参(cān)与任(rèn)何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引力来相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数(shù)十种的假想目标，而要(yào)寻(xún)找这(zhè)些不同(tóng)的目标粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了(le)寻找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物(wù)质(zhì)相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们已(yǐ)经进行(xíng)了(le)超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的地学(xué)实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测(cè)器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的(de)科(kē)学家(jiā)声称观(guān)测到(dào)了某种信号。经(jīng)过(guò)了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可能(néng)是人类发现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太(tài)阳(yáng)系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕着银河(hé)系进行移动，那么如果暗(àn)物(wù)质存在(zài)宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的(de)速度(dù)在穿越着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太(tài)阳(yáng)环绕银河(hé)系(xì)的方(fāng)向是一(yī)致(zhì)的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达到完(wán)全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这(zhè)可(kě)以用来(lái)解释(shì)，研究人(rén)员们所(suǒ)观测(cè)到的(de)周期性信(xìn)号。当然也(yě)可能有(yǒu)其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号(hào)的(de)差异(yì)也可能(néng)是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季(jì)节与之(zhī)前的(de)实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实验室是(shì)一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里可以得到(dào)相同(tóng)的(de)信号，就可(kě)以成为暗物质所存(cún)在的非(fēi)常有力的证据了。但是(shì)由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无(wú)法提供相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗(àn)物质背后的奥(ào)秘(mì)，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子(zi)天体物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进化的(de)一(yī)个重要因素(sù)。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得到进一步(bù)的证实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上(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(yào)先(xiān)找(zhǎo)到暗(àn)物质存在(zài)的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动(dòng)力！

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