宇宙是“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无(wú)法解释的(de)“暗物(wù)质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是什么(me)？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科(kē)学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却没有(yǒu)发现任何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲(zhé)学数(shù)学(xué)原(yuán)理一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万(wàn)有引力定律，它揭(jiē)示了(le)宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当天文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符(fú)合(hé)万有引力定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄(shè)动(dòng)它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶(yé)就通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星(xīng)的发现(xiàn)都是(shì)应用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的(de)例子。但(dàn)是这些发现都是在(zài)恒(héng)星(xīng)系(xì)统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被引力束(shù)缚在一起。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一般会使用到(dào)两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质量的范围(wéi)。

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

第(dì)二种是动力学(xué)质(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所(suǒ)存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中很多星(xīng)系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得(dé)多，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量(liàng)所产生的引力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有(yǒu)一种(zhǒng)神(shén)秘的力量(liàng)在起作用，这(zhè)种力量来(lái)源于(yú)某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不(bù)可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量。只是当时的(de)人们对这样的(de)一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动(dòng)。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒(héng)星在(zài)其轨道(dào)上的运行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人感到不(bù)可思议。

随(suí)着与中心距离的增加(jiā)，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持(chí)不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没(méi)有足够大(dà)的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对(duì)标准的方(fāng)法来(lái)解释(shì)暗物(wù)质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星(xīng)系(xì)中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速(sù)度(dù)。如果出(chū)现异常的结(jié)果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们通(tōng)过(guò)射电望远镜测量(liàng)了距离(lí)星系中心更远距离(lí)的氢元素(sù)，发(fā)现它们的(de)旋(xuán)转速度(dù)并(bìng)不(bù)符合牛顿的(de)力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳(yáng)系(xì)也(yě)不例外，太阳系位于(yú)银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力(lì)定律进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度远远大于理论速度(dù)，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心加速度(dù)的原因很可能(néng)就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度(dù)，估算(suàn)在星系当中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是(shì)唯一可以解(jiě)释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科(kē)学家(jiā)们发(fā)现，几乎(hū)没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速(sù)度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发现了一(yī)个(gè)反常的星系(xì)奶茶色口红适合什么肤色的人，肉桂奶茶色口红适合什么肤色，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不(bù)多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银(yín)河系的千分之(zhī)一(yī)。

所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科(kē)学(xué)家们使用最先进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量(liàng)之后(hòu)，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的(de)物质和力(lì)学定律来(lái)解(jiě)释的。那(nà)么又有人(rén)提出(chū)，也许该星系的暗(àn)物(wù)质(zhì)，已经被(bèi)附(fù)近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星系存(cún)在(zài)。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是(shì)不同(tóng)的(de)，这意味着(zhe)在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按(àn)照我们(men)所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系(xì)和星团的(de)尺度，引力之间的(de)相互(hù)作用(yòng)则是不(bù)同的方式。对于在星(xīng)系团之(zhī)间的相互作(zuò)用(yòng)，科(kē)学(xué)家(jiā)还引入了(le)外部场效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数(shù)百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的(de)效果(guǒ)，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这(zhè)意味着我们需要对现(xiàn)在(zài)的(de)物理(lǐ)定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现(xiàn)也让很多(duō)人(rén)认(rèn)为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质(zhì)存在的其他的理论(lùn)证据(jù)，这些(xiē)理论(lùn)证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞的(de)星系(xì)团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的(de)气体(tǐ)当中。当星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位(wèi)于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过(guò)什么来验(yàn)证它(tā)的质量区域到底是(shì)不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了(le)宇(yǔ)宙当中第一张全彩(cǎi)的(de)高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我们可(kě)以明显(xiǎn)地看(kàn)到很(hěn)多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产(chǎn)生(shēng)了(le)巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的(de)观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大(dà)质量的(de)东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更(gèng)遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星系团观(guān)测的时候，发(fā)现它的大(dà)质量区域并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观(guān)测到的质(zhì)量气体被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质(zhì)则直(zhí)接通过了这(zhè)个(gè)区域(yù)，并(bìng)在(zài)两边形成(chéng)了引力(lì)透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度(dù)较高的(de)区域(yù)，蓝(lán)色(sè)则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进行(xíng)连(lián)通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质大(dà)约是普通(tōng)物质的(de)5倍。这(zhè)个(gè)数字与(yǔ)解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需(xū)要的暗物(wù)质比例是一致的(de)。这就意(yì)味着。

用(yòng)了(le)一(yī)个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很(hěn)好地解(jiě)释了很多不同的观测(cè)结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如(rú)果能够(gòu)找(zhǎo)到(dào)这种粒(lì)子(zi)的存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的(de)目标粒(lì)子(zi)所(suǒ)需要的实验方式(shì)也不相(xiāng)同。在(zài)过去的几十年当(dāng)中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了超过(guò)50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了(le)一个地方(fāng)，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地(dì)球上最(zuì)奶茶色口红适合什么肤色的人，肉桂奶茶色口红适合什么肤色大的地学实验室，这(zhè)个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物(wù)质(zhì)粒(lì)子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科(kē)学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了(le)20多年(nián)的数(shù)据收集(jí)，人(rén)们(men)发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而(ér)且在(zài)20年当(dāng)中每年都是一样。一些(xiē)科(kē)学家认为这可(kě)能是人类发(fā)现暗(àn)物(wù)质(zhì)的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太(tài)阳(yáng)系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着(zhe)银(yín)河系进(jìn)行移动，那么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们(men)也在(zài)以(yǐ)这样的(de)速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的(de)时候，地球(qiú)与太阳的方向正(zhèng)好达到(dào)完全一(yī)致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情(qíng)况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银(yín)河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这个(gè)理论的(de)有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认(rèn)为这可(kě)以用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号(hào)的(de)差(chà)异(yì)也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客(kè)的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球建立(lì)了(le)一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季(jì)节与之前的(de)实验室(shì)正好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动(dòng)特(tè)征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有力的证(zhèng)据了。但是(shì)由(yóu)于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法提供(gōng)相应的数(shù)据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发(fā)射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进化(huà)的一个重要因(yīn)素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进一(yī)步的证实，那么(me)遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落(luò)的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提是(shì)要先找到(dào)暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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