宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又(yòu)究(jiū)竟是(shì)什么(me)？人类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在(zài)的证据，科(kē)学家们在(zài)过去的几十年当(dāng)中进行(xíng)了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的(de)规律。往后的几百年(nián)来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些天(tiān)体运行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力(lì)定律的(de)时候，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现都(dōu)是应用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取得重大(dà)天文成就(jiù)的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学(xué)家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研究和(hé)测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是(shì)一个(gè)由(yóu)数千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系(xì)被(bèi)引力束(shù)缚(fù)在一起。测量星系团的质(zhì)量一(yī)般会使用到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得(dé)其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第(dì)二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各(gè)个星系相(xiāng)对于星系(xì)团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的(de)形(xíng)式(shì)所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的(de)是(shì)，在测(cè)量(liàng)速度的过(guò)程中，兹(zī)威基发(fā)现(xiàn)星系团中很多(duō)星系的速度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星(xīng)系团内的(de)，它(tā)们(men)早就(jiù)应该被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一(yī)种神(shén)秘(mì)的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力量来源于(yú)某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速(sù)度(dù)就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感(gǎn)到(dào)不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的(de)质量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的(de)方(fāng)法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物(wù)质的力(lì)量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射(shè)电望(wàng)远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢元素，发(fā)现它们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛顿(dùn)的力学(xué)定(dìng)律。我(wǒ)们(men)的太(tài)阳(yáng)系(xì)也不例外(wài)，太阳(yáng)系(xì)位(wèi)于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上(shàng)，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际(jì)速(sù)度远(yuǎn)远大于(yú)理(lǐ)论速度(dù)，那么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能就(jiù)是存在着一种我们看不到的(de)物(wù)质，是(shì)这(zhè)些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在(zài)了(le)一起(qǐ)。

也是(shì)从这时(shí)开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相信暗(àn)物(wù)质(zhì)的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这(zhè)个(gè)现象的(de)原(yuán)因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学家(jiā)们(men)发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也(yě)会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现了一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和(hé)银河(hé)系不(bù)多，但(dàn)是星系当中存在的(de)恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的(de)望远(yuǎn)镜对其进行了(le)40个小时的详细(xì)测(cè)量之(zhī)后，发(fā)现星系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人(rén)提出(chū)，也(yě)许该星系(xì)的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的(de)是，它的(de)附近没(méi)有任何星系(xì)存在。造(zào)成这(zhè)些(xiē)现象(xiàng)的(de)除了暗物质(zhì)的假说之外(wài)，另一种可(kě)能就是(shì)人(rén)类对引(yǐn)力的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力(lì)很可能在(zài)不(bù)同尺度空间中的(de)工作方式是不(bù)同的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天体会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的方式运(yùn)动。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的(de)相(xiāng)互作(zuò)用则(zé)是不同的(de)方式。对于在星系团之间的(de)相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效应的(de)概念，指的是在(zài)数百万光(guāng)年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的物理定(dìng)律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多(duō)人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于暗物(wù)质存在的(de)其(qí)他(tā)的理论(lùn)证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙德理论所没(méi)法解释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿(yì)光年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的(de)普通质量(liàng)都在星系(xì)的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部分的质(zhì)量将(jiāng)位于所(suǒ)有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它(tā)的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当中第一张全(quán)彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不(bù)是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而是(shì)这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间(jiān)。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远星(xīng)系的光(guāng)都发(fā)生了(le)扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天(tiān)体可(kě)能是超大(dà)质量的黑洞或(huò)者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星系团观(guān)测(cè)的(de)时候(hòu)，发现它的大(dà)质量区域并(bìng)不是在中间，而(ér)是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法就是当(dāng)星团(tuán)发生全(quán)部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量(liàng)气体被卡在了(le)中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在两边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引(yǐn)力(lì)透镜研究也被(bèi)认为是(shì)暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来(lái)自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿(yì)年(nián)之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高的(de)区域，蓝(lán)色则(zé)表示相对(duì)较冷的区域，但实(shí)际上它们(men)之间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离后的二值图像进(jìn)行(xíng)连(lián)通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来(lái)不应该(gāi)是(shì)这样的，而(ér)随(suí)着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物(wù)质(zhì)大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒(héng)星运动(dòng)所需要的暗物质(zhì)比例是一致的(de)。这就(jiù)意味(wèi)着(zhe)。

用了一(yī)个简单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释(shì)了(le)很(hěn)多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙当(dāng)中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引(yǐn)力(lì)来相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而(ér)要(yào)寻找这(zhè)些不(bù)同的目标(biāo)粒子所需要的(de)实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了(le)寻(xún)找这(zhè)些(xiē)看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互(hù)作(zuò)用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了(le)一个地(dì)方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山(shān)下(xià)1400米(mǐ)处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实(shí)验(yàn)室(shì)，这(zhè)个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力(lì)于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学(xué)家声称观(guān)测到了(le)某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人(rén)们发(fā)现了一个(gè)有趣(qù)的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都(dōu)是(shì)一样(yàng)。一些(xiē)科学(xué)家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直(zhí)接证据(jù)。

但(dàn)是为什么暗物质(zhì)会产生(shēng)周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)阴肖指的是哪几个生肖，阴肖指的是哪几个生肖呢移(yí)动，那么如果暗物(wù)质存(cún)在(zài)宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以这样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物(wù)质流，这个(gè)过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向正好达到(dào)完全(quán)一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际(jì)的情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河(hé)系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这(zhè)个(gè)理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造(zào)成这(zhè)种年度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量也符(fú)合这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科(kē)学(xué)家(jiā)们又在南(nán)半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物质所存在(zài)的非(fēi)常有力的证据了(le)。但(dàn)是由于(yú)这个阴肖指的是哪几个生肖，阴肖指的是哪几个生肖呢实验室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目(mù)前还(hái)无(wú)法提(tí)供相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是探(tàn)索暗物质背后的(de)奥秘，对于探(tàn)测的(de)结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果暗物(wù)质(zhì)存(cún)在，它们极(jí)有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个(gè)角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗物质正在(zài)通过这样的效应(yīng)创造(zào)生(shēng)命(mìng)。当然(rán)，这些推论的大前提是(shì)要先找到(dào)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的(de)支持是(shì)我更新的动(dòng)力！

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