宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质(zhì)存(cún)在(zài)的证据(jù)，科学家(jiā)们在过(guò)去的几十年当中进行了(le)超(chāo)过50次(cì)的(de)长期实验，但是却没有发现任(rèn)何的有效证据(jù)。除了一个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来，当(dāng)天文学(xué)家们发现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符(fú)合(hé)万有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得重大天文成(chéng)就的例(lì)子。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测(cè)量后发(fā)星系(xì)团的质量(liàng)。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力(lì)束缚在(zài)一起(qǐ)。测量星(xīng)系团的(de)质量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系(xì)相对于(yú)星(xīng)系团的运(yùn)动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失(shī)了(le)，或(huò)者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速(sù)度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基发(fā)现星系团中很多星系的速(sù)度比理论(lùn)上要快得(dé)多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是无法将它(tā)们(men)束(shù)缚在星系团内(nèi)的，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了这样(yàng)部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据(jù)着宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑(xiè)一(yī)顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心越远的恒(héng)星在其(qí)轨(guǐ)道(dào)上的运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但是(shì)他们观测的结果却(què)让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没有(yǒu)足(zú)够大的质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象(xiàng)，科学(xué)家们会使用一种相对标准的方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了距离(lí)星系(xì)中心更远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现(xiàn)它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根(gēn)据(jù)万(wàn)有引力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的运行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就(jiù)是存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物(wù)质的引力效应将星系(xì)聚(jù)集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据(jù)星(xīng)系(xì)外恒星轨道的速度，估(gū)算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质的质量(liàng)占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可以(yǐ)解释这(zhè)个现象的原因(yīn)。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度(dù)上(shàng)的(de)微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学(xué)家(jiā)还(hái)发(fā)现了一(yī)个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最(zuì)先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现(xiàn)星(xīng)系中的(de)恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用(yòng)正常的(de)物质和力学定律来解释(shì)的(de)。那么又(yòu)有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗物质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何(hé)星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引力(lì)很(hěn)可能在(zài)不同(tóng)尺度空间中的工作(zuò)方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着在(zài)行星(xīng)系尺(chǐ)度中的(de)天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是(shì)不同(tóng)的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了外部(bù)场效应的概(gài)念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光(guāng)年的(de)规(guī)模上，巨大(dà)的质量之(zhī)间会产(chǎn)生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味(wèi)着(zhe)我(wǒ)们(men)需要对现在(zài)的物理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发(fā)现(xiàn)也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团，由(yóu)两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)就会导致温度的急(jí)剧升高(gāo)，速(sù)度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将位于所有这些气(qì)体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区(qū)域到底(dǐ)是不是(shì)集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太(tài)空望(wàng)远镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星系本身并不(bù)是(shì)真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和(hé)我们(men)地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这个超大(dà)质量的东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨(jù)大的天体可能是超大(dà)质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子(zi)弹星系团观测的(de)时候(hòu)，发(fā)现它的(de)大(dà)质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释方(fāng)法就(jiù)是(shì)当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被(bèi)观(guān)测(cè)到的质量气体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两边(biān)形成了(le)引力透镜。对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研(yán)究也被(bèi)认为是暗(àn)物(wù)质存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后(hò姐姐分手了安慰姐姐的一段话，姐姐失恋该怎么安慰她u)，这(zhè)些光在(zài)宇宙空间背景上留(liú)下了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射。其中红色(sè)的(de)部分表示(shì)温度较高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的(de)温差只有万分之一(yī)。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景背景分离后的(de)二(èr)值图像进(jìn)行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值的(de)幅度会减小，才(cái)变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波(bō)背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字(zì)与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒(héng)星运(yùn)动所需要(yào)的暗物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存(cún)在着(zhe)某种类型的粒子，它们不(bù)参(cān)与任何(hé)其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是(shì)什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不(bù)同(tóng)的目标粒子(zi)所需要的实验(yàn)方式也不相同(tóng)。在过去的几(jǐ)十年(nián)当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没有任何实(shí)质性的(de)发现，姐姐分手了安慰姐姐的一段话，姐姐失恋该怎么安慰她除了一个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰(lán)萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测(cè)器，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在11月降到(dào)最低(dī)，而且在20年(nián)当中每(měi)年都是(shì)一样(yàng)。一些科(kē)学家认为这可能是人(rén)类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度在(zài)穿越着暗物(wù)质流(liú)，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的(de)时间(jiān)，地球围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的方向是(shì)一致的(de)，而(ér)另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时(shí)候，地(dì)球(qiú)与太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可以用来解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观测(cè)到的(de)周期性信号(hào)。当然也可能(néng)有其他的(de)情(qíng)况，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的差异(yì)也可(kě)能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游(yóu)客的数(shù)量也符合(hé)这个(gè)周期的规(guī)律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球建(jiàn)立了(le)一个(gè)几乎(hū)相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的(de)季节与之前的(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(tè)征和第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以得到(dào)相同的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至目前还(hái)无法(fǎ)提供相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供(gōng)的(de)视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜其(qí)中(zhōng)一个(gè)关键的(de)用途就(jiù)是探(tàn)索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对于探测的结果(guǒ)，我(wǒ)们只能(néng)拭目以待了(le)。费米实(shí)验室粒(lì)子(zi)天体物理(lǐ)中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬(fēn)研(yán)究发现(xiàn)，如(rú)果暗物(wù)质存在(zài)，它(tā)们极(jí)有可能拥有(yǒu)另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这(zhè)种(zhǒng)暗物(wù)质效(xiào)应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一(yī)个重要(yào)因素。

如果这一理论得(dé)到(dào)进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物质会(huì)不会意(yì)味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗物(wù)质正在通(tōng)过这样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然(rán)，这些(xiē)推论的大前(qián)提是要先找到(dào)暗(àn)物质存在(zài)的实(shí)际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们(men)觉得(dé)暗物质到底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢(huān)请(qǐng)点赞(zàn)，你的(de)支(zhī)持是我更新的动力！

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