宇宙是“人为制(zhì)造”的(de)？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什么(me)？人(rén)类为了寻找暗物(wù)质存在(zài)的证据，科学家们在(zài)过去的几(jǐ)十年当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除(chú)了一个地方，在1687年出版的(de)自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力(lì)定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过(guò)天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文成就的例子(zi)。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星(xīng)系或者(zhě)是星(xīng)团的(de)尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量(liàng)后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的(de)巨大星(xīng)系团，这些星系被引力(lì)束缚(fù)在一(yī)起(qǐ)。测量(liàng)星系(xì)团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要的(de)数据(jù)是(shì)测(cè)量各个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是(shì)动力(lì)学质量的(de)计算，是(shì)利用光(guāng)谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量速度(dù)的过(guò)程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星(xīng)系的(de)速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见星系(xì)的质量所(suǒ)产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的(de)力量(liàng)在起作(zuò)用，这(zhè)种力量来源于某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据(jù)此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再(zài)一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让(ràng)人感到(dào)不可思议。

随着与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可(kě)是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系(xì)当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它(tā)们(men)，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标(biāo)准的方法来解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气(qì)体在X轴上距离星(xīng)系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的(de)旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质的力(lì)量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过(guò)射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进(jìn)行计算，太(tài)阳系的(de)运(yùn)行速度(dù)应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很(hěn)可能就是(shì)存(cún)在着一种我们看(kàn)不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在(zài)。科学家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释(shì)这个(gè)现象的原因。在一项新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差(chà)异(yì)。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银河(hé)系(xì)不曹操的观沧海是什么体裁的诗，观沧海是什么体裁的诗古体诗多，但是(shì)星系(xì)当中存在的恒(héng)星数(shù)量(liàng)却只有银(yín)河系的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但(dàn)是科(kē)学家们(men)使用最(zuì)先进(jìn)的(de)望(wàng)远镜对其进行了(le)40个小时的详细(xì)测量之后(hòu)，发现(xiàn)星系中的(de)恒(héng)星运动是可(kě)以用正常的(de)物质(zhì)和力学定律来(lái)解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星系(xì)的(de)暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的另(lìng)一个大星系剥离了(le)。奇(qí)怪的(de)是，它的附近没有任(rèn)何(hé)星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的(de)工(gōng)作方(fāng)式是(shì)不同的，这意味着(zhe)在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道(dào)，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于(yú)在星(xīng)系团之间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入了外部(bù)场效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要对现在(zài)的(de)物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些(xiē)发(fā)现也让(ràng)很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗(àn)物(wù)质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所(suǒ)没法解释的(de)“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系(xì)团(tuán)所组成，类似这样的(de)星团(tuán)，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的(de)气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速(sù)度大(dà)幅降低(dī)。所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子(zi)弹(dàn)星系团大部分(fēn)的(de)质(zhì)量将位于所有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来(lái)验证它的质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传(chuán)回(huí)了(le)宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全彩的高清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们(men)可(kě)以明显地看到很(hěn)多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些星系(xì)本身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题(tí)，而是(shì)这样极(jí)遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个(gè)质量(liàng)超(chāo)级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象就(jiù)是引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大质量(liàng)区域并不是在(zài)中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释(shì)方法(fǎ)就是当星团发生全(quán)部的(de)碰撞时，可被观测到的质(zhì)量(liàng)气体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质则直(zhí)接通过了(le)这(zhè)个区域，并在(zài)两边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好的(de)理论证据。

科学(xué)家们通过(guò)对前景背景分离(lí)后的二值图像进(jìn)行连(lián)通域提取(qǔ)和(hé)标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要(yào)的(de)暗(àn)物质比例(lì)是一致的。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来(lái)相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子(zi)的存在(zài)，就相当于找到(dào)了暗物质存(cún)在的(de)实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的(de)假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会与常(cháng)规(guī)物质相互(hù)作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却(què)没有任何(hé)实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大利(lì)的(de)格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的地学(xué)实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直(zhí)致(zhì)力(lì)于(yú)寻(xún)找暗(àn)物质粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声(shēng)称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收(shōu)集(jí)，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会(huì)曹操的观沧海是什么体裁的诗，观沧海是什么体裁的诗古体诗在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家(jiā)认(rèn)为这可能是人类发现暗(àn)物质的(de)第一个直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物(wù)质会产生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕(rào)着银河系进行移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的(de)速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系的(de)方向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的(de)方向(xiàng)正好达到完(wán)全一致，这是理论上地(dì)球(qiú)穿(chuān)越暗物(wù)质(zhì)流最快的时段。而(ér)在11月(yuè)份(fèn)，又(yòu)恰好达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在实际(jì)的(de)情况(kuàng)中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号(hào)。当然(rán)也可能有其他(tā)的(de)情况(kuàng)，造成(chéng)这(zhè)种年(nián)度(dù)周期(qī)信(xìn)号的(de)差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家们(men)又在(zài)南半球(qiú)建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之(zhī)前(qián)的实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物质流(liú)的运动特征和(hé)第一个实验室(shì)是一样的(de)。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可(kě)以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的(de)非常有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由于(yú)这个(gè)实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截(jié)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(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但(dàn)它的(de)宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南(nán)希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键(jiàn)的(de)用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能(néng)拭目以待了(le)。费米(mǐ)实(shí)验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗物(wù)质存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当(dāng)中生命的(de)诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那么(me)遍布宇宙当中的(de)暗物(wù)质(zhì)会不会意味着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正在(zài)通过这样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当(dāng)然(rán)，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗(àn)物质存在的(de)实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物(wù)质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支(zhī)持是我更(gèng)新的动(dòng)力(lì)！

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