宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的(de)？为何会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟是(shì)什(shén)么？人类为了(le)寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们(men)在过去的几(jǐ)十年当中进行了(le)超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发(fā)现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年(nián)出(chū)版(bǎn)的自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往(wǎng)后的几百年(nián)来(lái)，当天文(wén)学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合(hé)万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定(dìng)有未知的天体(tǐ)通(tōng)过(guò)引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨道的(de)异常，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是(shì)应(yīng)用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的(de)例子。但是这些(xiē)发(fā)现都是在恒星(xīng)系(xì)统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的(de)尺度，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(zī)威基正在(zài)研(yán)究和测量(liàng)后(hòu)发星系团的(de)质量。这是(shì)一个由(yóu)数千个星系所组成的(de)巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可(kě)以确(què)定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其(qí)"光(guāng)度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测(cè)量星系(xì)团(tuán)中的各个(gè)星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光(guāng)度(dù)学质量”的(de)400倍。这(zhè)意味(wèi)着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质量消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不(bù)以可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力(lì)是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的(de)，它们早(zǎo)就应该53231323是什么意思？ 53231323可以弹哪些歌被抛出(chū)星系团之外了(le)，除非有一种神秘的(de)力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见的暗(àn)质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射(shè)光(guāng)，但(dàn)是它们却(què)占据着宇宙中绝大(dà)部分(fēn)的质量(liàng)。只(zhǐ)是当(dāng)时的(de)人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一(yī)次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论(lùn)上(shàng)来说，距离(lí)中心越远的恒(héng)星在其轨道上的(de)运行速度就会(huì)越慢(màn)。但(dàn)是他(tā)们(men)观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持不(bù)变(biàn)。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气(qì)体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出(chū)现异常的结(jié)果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星系中心更(gèng)远距离的(de)氢元(yuán)素，发(fā)现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的(de)太阳系也(yě)不例(lì)外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计算(suàn)，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河(hé)系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理(lǐ)论速度，那么(me)产生以上这种向心加速度的原因很可能就(jiù)是存在着一(yī)种我们看(kàn)不到的(de)物(wù)质，是这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星(xīng)系(xì)聚集在了一起。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越来越多的(de)研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质的质量占整(zhěng)个星系(xì)质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的(de)微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家还发(fā)现了(le)一个(gè)反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中(zhōng)存在(zài)的恒星(xīng)数量却(què)只有(yǒu)银河系(xì)的千分之一(yī)。

所(suǒ)以在理论上，该星系必(bì)须存在(zài)暗物质(zhì)，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是科学家们使用(yòng)最先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细测量(liàng)之后，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用正常的(de)物质和(hé)力学定律来解释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许该星系(xì)的(de)暗(àn)物质，已经被附近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就是人类(lèi)对引力的理解还(hái)不够全(quán)面，引力(lì)很可能(néng)在不(bù)同(tóng)尺度空间中的(de)工作方式是(shì)不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会沿着(zhe)它们(men)的轨道，按(àn)照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系(xì)团之(zhī)间(jiān)的(de)相互(hù)作用，科学家还引(yǐn)入(rù)了(le)外(wài)部场效应的概念，指的(de)是(shì)在(zài)数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意(yì)味着我(wǒ)们需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此终结(jié)。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存在的(de)其他的(de)理(lǐ)论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年(nián)的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系(xì)的(de)气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升(shēng)高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部(bù)分的质量将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什(shén)么来(lái)验证它的(de)质(zhì)量区(qū)域到底是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被(bèi)扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系(xì)的光都发(fā)生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大(dà)的天体可能是超大质量(liàng)的(de)黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解(jiě)释(shì)方(fāng)法(fǎ)就是当星团发生全(quán)部(bù)的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直(zhí)接(jiē)通过了这(zhè)个区域(yù)，并在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也被认为(wèi)是(shì)暗(àn)物质存在的迄今为(wèi)止最好的(de)理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性的(de)微(wēi)波辐射。其中红色的(de)部分(fēn)表示温度较高的(de)区(qū)域，蓝色(sè)则表示(shì)相(xiāng)对(duì)较(jiào)冷(lěng)的区域(yù)，但实际上它们(men)之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景背景分离后(hòu)的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有(yǒu)暗物质，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该是(shì)这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的(de)测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星系(xì)当中恒星运动所需要(yào)的暗物质(zhì)比例是(shì)一致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何其他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底是什么？科学(xué)家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当中，人类(lèi)为了(le)寻找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行(xíng)了(le)超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下(xià)矿井当中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大(dà)的地学(xué)实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家(jiā)声称观测到了(le)某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可(kě)能是(shì)人类发现(xiàn)暗物(wù)质(zhì)的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系(xì)正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地(dì)球(qiú)与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全一(yī)致(zhì)，这(zhè)是理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员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(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的(de)数量也符(fú)合这个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同的(de)实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前的实(shí)验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物(wù)质所存在的非(fēi)常有力(lì)的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前还无法提供(gōng)相应的(de)数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼”，它的(de)53231323是什么意思？ 53231323可以弹哪些歌主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但(dàn)它的(de)宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关(guān)键的(de)用途就是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体物理中心的(de)科(kē)学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森(sēn)斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化(huà)的一个重要因素。

如(rú)果这(zhè)一理论得到进一步的证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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