宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去的(de)几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却(què)没(méi)有发现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除了(le)一个(gè)地(dì)方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学(xué)数学(xué)原理一(yī)书(shū)中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往(wǎng)后(hòu)的几百年来，当天文学(xué)家(jiā)们发现某(mǒu)些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行(xíng)轨道(dào)出现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会知道(dào)，周围一(yī)定有未(wèi)知的天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定(dìng)律所(suǒ)取得(dé)重大天文成就(jiù)的例子。但是(shì)这些发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们(men)上(shàng)升到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研(yán)究(jiū)和测量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是(shì)一个由数(shù)千个星系所组成的巨(jù)大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一(yī)起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数(shù)据是(shì)测量各个星系(xì)的光度。

第二种是(shì)动力学质量的计阿富汗改名现在叫什么算，是利用光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中的各个(gè)星系相对(duì)于星系(xì)团的运(yùn)动速度。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着(zhe)，后(hòu)发座星系团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的(de)是(shì)，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系团内的，它们(men)早就(jiù)应该被抛出星(xīng)系(xì)团之外(wài)了，除非有一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的力量在(zài)起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的(de)物(wù)质。

据(jù)此，兹维基提出(chū)了这样部分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是(shì)它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说(shuō)法不(bù)屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道(dào)上的(de)运行速度就会(huì)越慢。但(dàn)是(shì)他们观测的结果却让(ràng)人感到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心(xīn)距离(lí)的增(zēng)加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力(lì)定律(lǜ)，在星系当中如果没(méi)有足够大(dà)的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对(duì)标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星(xīng)系(xì)当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度(dù)。如(rú)果出现(xiàn)异(yì)常(cháng)的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射电望远镜测(cè)量了距离星(xīng)系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)并不(bù)符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太(tài)阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定(dìng)律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度(dù)远远大(dà)于理论(lùn)速(sù)度(dù)，那么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很(hěn)可能就是存在着一种我们看(kàn)不到的(de)物质，是这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究(jiū)人员开(kāi)始相信(xìn)暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨道的(de)速度，估(gū)算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整(zhěng)个星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是(shì)唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家(jiā)们(men)发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微(wēi)小差(chà)异(yì)。另外，天文学(xué)家还发(fā)现了一个反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河系(xì)不多(duō)，但(dàn)是(shì)星系当中存在的(de)恒(héng)星数量却(què)只有银(yín)河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的(de)望远镜对其(qí)进(jìn)行了(le)40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常(cháng)的物质和力(lì)学定律来解(jiě)释的。那么(me)又(yòu)有人提出(chū)，也许(xǔ)该星(xīng)系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对引力的理解还(hái)不够(gòu)全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不(bù)同尺度空间中的(de)工(gōng)作(zuò)方式(shì)是不同的(de)，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上(shàng)升到(dào)星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应(yīng)的概念(niàn)，指(zhǐ)的(de)是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大(dà)的(de)质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要(yào)对(duì)现(xiàn)在(zài)的(de)物(wù)理(lǐ)定律进(jìn)行修(xiū)正，这些发现(xiàn)也(yě)让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是(shì)在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为(wèi)37亿光(guāng)年的(de)子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系(xì)团(tuán)所组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分的普通质量(liàng)都在星系的气(qì)体(tǐ)当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分(fēn)的质量将位于所(suǒ)有这(zhè)些(xiē)气体(tǐ)所在的中间(jiān)区(qū)域(yù)。那么我们通过什么来(lái)验证它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回了(le)宇宙(zhòu)当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看(kàn)到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和(hé)我(wǒ)们地球上的(de)观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人(rén)们(men)对子弹(dàn)星系团(tuán)观测的时(shí)候，发现它的大(dà)质量区域(yù)并(bìng)不是在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团发生(shēng)全部(bù)的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测到的(de)质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过(guò)了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力(lì)透镜(jìng)。对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团的引力(lì)透镜研究(jiū)也被(bèi)认为是(shì)暗物质存(cún)在的迄今为止最好的(de)理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的(de)微波(bō)辐射。其中红色的部(bù)分表示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝(lán)色(sè)则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过对前景背景(jǐng)分离(lí)后的二值图(tú)像(xiàng)进(jìn)行连通域提取和标(biāo)记之后发(fā)现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的(de)增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了(le)一个简单的(de)理论框架(jià)，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的本质(zhì)就(jiù)是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在(zài)着某种(zhǒng)类型的(de)粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存(cún)在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家们(men)已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些不同的目(mù)标(biāo)粒(lì)子所(suǒ)需要(yào)的实验(yàn)方(fāng)式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已经进(jìn)行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶(lì)属(shǔ)于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地球上最(zuì)大的地学实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测(cè)器，一直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子(zi)的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每(měi)年都(dōu)是一样。一些科学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物(wù)质(zhì)会产生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕着银河系(xì)进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕(rào)太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是(shì)一致(zhì)的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完全一致(zhì)，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿越(yuè)暗(àn)物质流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观(guān)测到的(de)周期性(xìng)信号(hào)。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也(yě)可能是温度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这个阿富汗改名现在叫什么(gè)周期的(de)规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实(shí)验室(shì)，这里的季节与之前(qián)的(de)实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质(zhì)流(liú)的运动(dòng)特征和(hé)第一(yī)个实验室是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成(chéng)为暗物(wù)质所存(cún)在(zài)的非常有力的(de)证据(jù)了。但是由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以截至目前还(hái)无(wú)法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望(wàng)远镜(jìng)，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野(yě)是哈勃红外仪器的(de)100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是(shì)探(tàn)索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果，我们只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实验室粒子(zi)天体物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物质存在(zài)，它(tā)们极有(yǒu)可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说(shuō)是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如(rú)果这一理(lǐ)论得到(dào)进一步的(de)证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的(de)暗物(wù)质会不会意味着人(rén)类并不孤单(dān)呢？或(huò)许(xǔ)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落(luò)的(de)行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的大(dà)前提是要先找到暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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