宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会(huì)存在(zài)科学无(wú)法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的(de)证(zhèng)据，科学家们在过去(qù)的一声不吭的意思是什么，一声不吭的意思和造句(de)几十年当(dāng)中进行(xíng)了超过(guò)50次的长期(qī)实验(yàn)，但是(shì)却没有发现任何(hé)的有效证据。除了(le)一个地方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的(de)天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并(bìng)且发现(xiàn)了(le)海(hǎi)王星的(de)存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定律所取得重大(dà)天文(wén)成就的(de)例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后(hòu)发星系(xì)团的质量。这是一个(gè)由数(shù)千个(gè)星(xīng)系所组成的(de)巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般会使用到(dào)两种方(fāng)法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需(xū)要的数据是测(cè)量各个星系(xì)的(de)光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动(dòng)力(lì)学质量的计(jì)算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量(liàng)结(jié)果出(chū)来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的质量(liàng)消失了(le)，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光(guāng)的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系的(de)速度比(bǐ)理论上要快得(dé)多，按照牛顿的(de)运动学(xué)定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星(xīng)系的质(zhì)量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团(tuán)之外(wài)了，除非(fēi)有一(yī)种神秘的力量在(zài)起作(zuò)用(yòng)，这种力量(liàng)来源(yuán)于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它们(men)却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的(de)恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒(héng)星在其(qí)轨道(dào)上的运行速度就会(huì)越慢。但(dàn)是他们观测的(de)结(jié)果却让(ràng)人(rén)感到不可思议(yì)。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的(de)旋转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万有引(yǐn)力定律，在(zài)星系当(dāng)中如果没(méi)有足(zú)够大的质(zhì)量来吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距(jù)离星系中心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果(guǒ)出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心(xīn)更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的(de)旋(xuán)转速度并(bìng)不符合(hé)牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银(yín)河系(xì)中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的(de)运行速度(dù)应该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实(shí)际(jì)速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度(dù)的原因很可能就(jiù)是存在着一种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是(shì)这些(xiē)暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了(le)一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒(héng)星轨道(dào)的(de)速度，估算(suàn)在星(xīng)系(xì)当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是(shì)，暗(àn)物(wù)质并(bìng)不是唯一可以解(jiě)释(shì)这个现(xiàn)象的原因(yīn)。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度(dù)上的(de)微小差(chà)异。另外(wài)，天文学家还发(fā)现了(le)一个(gè)反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多(duō)，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物(wù)质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进(jìn)的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细(xì)测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那么(me)又有人(rén)提出(chū)，也许该(gāi)星系(xì)的(de)暗(àn)物(wù)质(zhì)，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大(dà)星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没(méi)有任何(hé)星系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物(wù)质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能(néng)就是人类对引(yǐn)力的理解还不(bù)够全(quán)面，引力很可能(néng)在(zài)不同尺(chǐ)度空间中的工作方式(shì)是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿(yán)着它们(men)的(de)轨道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但(dàn)是上(shàng)升到星(xīng)系和星团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是(shì)不同(tóng)的方(fāng)式。对于在(zài)星系团之(zhī)间(jiān)的相互(hù)作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的规模(mó)上(shàng)，巨(jù)大的(de)质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但(dàn)是(shì)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还(hái)有关(guān)于(yú)暗(àn)物(wù)质存在(zài)的其(qí)他(tā)的(de)理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没(méi)法解释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的(de)星(xīng)团，它们大部(bù)分(fēn)的普通(tōng)质量都在(zài)星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞的(de)时候，星(xīng)际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的质量将(jiāng)位于所(suǒ)有这些气体所在(zài)的中(zhōng)间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量(liàng)区域到(dào)底是(shì)不是集(jí)中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第(dì)一(yī)张全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照片中我们(men)可(kě)以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉(lā)伸产生了巨(jù)大(dà)的形变。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不(bù)是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出了什(shén)么问题，而(ér)是这(zhè)样(yàng)极(jí)遥远的天(tiān)体(tǐ)和(hé)我们地(dì)球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的一声不吭的意思是什么，一声不吭的意思和造句东(dōng)西的引力，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大(dà)质量的黑洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们(men)对(duì)子弹星系(xì)团(tuán)观测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解(jiě)释方(fāng)法就(jiù)是当星团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了(le)这个区域，并在两边(biān)形(xíng)成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老(lǎo)的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各(gè)相同性的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色(sè)的部分表示温度(dù)较高的(de)区(qū)域(yù)，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对较冷(lěng)的区域(yù)，但实(shí)际上(shàng)它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学(xué)家们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该一声不吭的意思是什么，一声不吭的意思和造句是(shì)这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得(dé)看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测(cè)量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个(gè)数字(zì)与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好地(dì)解(jiě)释了(le)很多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而(ér)暗(àn)物(wù)质的本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任何其他的电(diàn)磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了(le)暗(àn)物(wù)质存在的(de)实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学(xué)家(jiā)们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒(lì)子所需要的实(shí)验方式也(yě)不(bù)相(xiāng)同。在(zài)过去(qù)的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家们(men)已经进行了超过50次(cì)的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一(yī)个地方，意(yì)大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学(xué)家(jiā)声(shēng)称观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发(fā)现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低(dī)，而(ér)且在(zài)20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质(zhì)会产生周(zhōu)期性(xìng)的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味(wèi)着(zhe)我们也在(zài)以这样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完全一(yī)致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到(dào)了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河(hé)系的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科学家认(rèn)为这可(kě)以用来解释，研究人(rén)员们所观(guān)测到的周期性(xìng)信号。当然(rán)也可能有其(qí)他(tā)的情况，造成这(zhè)种年度周(zhōu)期信号的差异也可能(néng)是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚(shèn)至连意(yì)大利游(yóu)客的数量也符合这个周期(qī)的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建(jiàn)立(lì)了(le)一个几(jǐ)乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动特征和第一(yī)个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以截(jié)至(zhì)目(mù)前还无法提供(gōng)相应的(de)数据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的望远镜，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪器(qì)提(tí)供的视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的(de)证实，那么遍布(bù)宇宙当中的(de)暗物质会(huì)不会意味着人(rén)类并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落(luò)的(de)行星(xīng)上，暗物(wù)质(zhì)正在通(tōng)过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这些推(tuī)论的(de)大(dà)前提是要先(xiān)找到(dào)暗(àn)物质存在的实(shí)际证(zhèng)据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物(wù)质(zhì)到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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