宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十(shí)年当(dāng)中(zhōng)进行了(le)超(chāo)过50次的长期实验，但是(shì)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学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的(de)规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天文学(xué)家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就会(huì)知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天体通过引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系或(huò)者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研(yán)究和测量后(hòu)发星系团的(de)质(zhì)量。这是一个由数(shù)千个星系所组成的(de)巨(jù)大星系(xì)团，这(zhè)些星(xīng)系(xì)被(bèi)引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范(fàn)围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得(dé)其"光度(dù)学的(de)质(zhì)量"，需(xū)要的(de)数据是测(cè)量各个(gè)星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星系相(xiāng)对于星系团(tuán)的(de)运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座(zuò)星系团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了(le)，或者(zhě)说(shuō)这99%的(de)质量并不(bù)以可见光的(de)形式(shì)所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团中很多(duō)星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星(xīng)系的质量所产生的(de)引力是(shì)无法将它(tā)们束缚在星系团内的(de)，它们早就(jiù)应(yīng)该被(bèi)抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的(de)物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据(jù)着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们对这样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个词才再(zài)一(yī)次(cì)出现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测(cè)仙女座星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒(héng)星(xīng)在(zài)其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结果却(què)让人(rén)感到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大的(de)质量来吸(xī)引它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准(zhǔn)的(de)方法来解(jiě)释(shì)暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体的旋转速度(dù)。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗(àn)物质(zhì)的力量进入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们(men)的太(tài)阳系也(yě)不例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上(shàng)，距离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上这种向心加(jiā)速度(dù)的原因很可能就是存在(zài)着一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研(yán)究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物质的存(cún)在。科学家(jiā)根据星系外恒(héng)星(xīng)轨道的速度(dù)，估算(suàn)在(zài)星系(xì)当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家(jiā)还(hái)发现了(le)一个反(fǎn)常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系(xì)距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的(de)恒星(xīng)数(shù)量却只有银(yín)河系的千分之一(yī)。

所以在理论上(shàng)，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学(xué)家们使用最(zuì)先进(jìn)的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的(de)详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的(de)物质和力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也(yě)许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没(méi)有任何星(xīng)系(xì)存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的(de)假说之(zhī)外，另一(yī)种可(kě)能就是人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工作方(fāng)式是不(bù)同的，这意(yì)味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的(de)天(tiān)体(tǐ)会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在(zài)星(xīng)系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场效应的(de)概念，指的是(shì)在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味(wèi)着我们需要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发(fā)现(xiàn)也让(ràng)很多(duō)人认为(wèi)暗(àn)物(wù)质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存在的其他的(de)理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部(bù)分的(de)普通质量都在(zài)星系的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互(hù)作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急(jí)剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团(tuán)大部分(fēn)的质量将位于所有这些(xiē)气体所在(zài)的中(zhōng)间(jiān)区(qū)域。那么我(wǒ)们通过(guò)什么来验证它(tā)的(de)质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我们(men)可以明显地(dì)看到(dào)很(hěn)多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其实这(zhè)些(xiē)星系本身(shēn)并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的天体(tǐ)和我们(men)地球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大(dà)质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生了(le)扭曲(qū)。这个(gè)现象就(jiù)是引力(lì)透镜(jìng)效(xiào)应。这(zhè)个巨大的(de)天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大质量区域(yù)并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了(le)中间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了这个区(qū)域，并在两边形(xíng)成(chéng)了(le)引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗(àn)物质存在的(de)迄(qì)今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下了(le)各相同性的微波(bō)辐(fú)射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对(duì)较冷(lěng)的区(qū)域，但(dàn)实际上它们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前景(jǐng)背景分(fēn)离后的二值图像进(jìn)行(xíng)连通域(yù)提(tí)取和标(biāo)记(jì)之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我们(men)需要的暗物质大(dà)约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是(shì)一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而(ér)暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它们不参与任(rèn)何其他的电(diàn)磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物(wù)质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到底是(shì)什么？科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经提出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的实(shí)验方(fāng)式(shì)也不(bù)相同(tóng)。在过(guò)去的(de)几(jǐ)十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的实验(yàn)，却(què)没有(yǒu)任何实质(zhì)性的发现，除(chú)了(le)一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的地学(xué)实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼高的探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到(dào)了某种信号。经过了(le)20多年的(de)数(shù)据(jù)收集，人们发现了(le)一(yī)个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类发(fā)现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这(zhè)意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会产生(shēng)相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正好达到(dào)完全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最(zuì)快的时(shí)段(duàn)。而在(zài)11月份(fèn)，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管在实际(jì)的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人员们所观测(cè)到的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可(kě)能是(shì)温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意(yì)大利游客的数量也符合(hé)这(zhè)个周期的规律。金允智致命之旅演的谁

所以，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同(tóng)的实验室，这里的(de)季节与(yǔ)之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可(kě)以(yǐ)得到相同(tóng)的信(xìn)号(hào)，就可以成为(wèi)暗物质所存(cún)在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截(jié)至目前(qián)还无法提供相应(yīng)的数据支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场仪器(qì)提供的视(shì)野是哈勃(bó)红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途(tú)就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心(xīn)的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的(de)诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物质会(huì)不会意味(wèi)着人(rén)类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过(guò)这样的(de)效应创造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的(de)实际证据。那(nà)么(me)小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗物质到底(dǐ)存不存(cún)在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力(lì)！

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