宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存(cún)在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据，科学(xué)家们在过去的几十年(nián)当中进行了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原(yuán)理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表了(le)万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动(dòng)的(de)规律。往后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学(xué)家们发现(xiàn)某(mǒu)些(xiē)天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引(yǐn)力定律的时候，他(tā)们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星运(yùn)行轨(guǐ)道的异(yì)常，推算并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万(wàn)有引力定律(lǜ)所取得重大(dà)天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中(zhōng)，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或者是星(xīng)团(tuán)的(de)尺度，事情就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正在研(yán)究和测量后发星系团的(de)质(zhì)量。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨(jù)大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致(zhì)，就可以确(què)定其质(zhì)量的(de)范围(wéi)。

第一种是(shì)获得(dé)其"光(guāng)度(dù)学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据是(shì)测量各(gè)个(gè)星系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量(liàng)星系团中的各个星系相对于星系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的(de)质(zhì)量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的(de)是(shì)，在测量(liàng)速度(dù)的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星(xīng)系(xì)团中很(hěn)多星系的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提(tí)出了这样部分(fēn)不可见的(de)暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的(de)质量。只是当时的人(rén)们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他们观(guān)测的(de)结果却让(ràng)人感到不可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心(xīn)距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有引力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足够大的(de)质量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会使用一(yī)种相对标准的方(fāng)法来解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法(fǎ)就是(shì)测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴上距(jù)离星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于(yú)是(shì)科(kē)学家们(men)通过射电望远镜测量了距离星系(xì)中(zhōng)心(xīn)更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不(bù)符(fú)合(hé)牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计(jì)算，太阳系的(de)运行(xíng)速度应该(gāi)是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那(nà)么(me)产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加速度的(de)原因(yīn)很可能(néng)就(jiù)是存在着(zhe)一种(zhǒng)我们看不(bù)到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时(shí)开始，越(yuè)来越(yuè)多的研(yán)究人员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相信暗物质(zhì)的(de)存(cún)在。科(kē)学家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个(gè)现象的原因。在(zài)一项新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速(sù)度(dù)上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是(shì)星系当中存在的恒星(xīng)数(shù)量却只有银河(hé)系的(de)千分(fēn)之一。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系(xì)必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但(dàn)是科学家(jiā)们(men)使用(yòng)最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是可(kě)以(yǐ)用正常(cháng)的物(wù)质和(hé)力学定律来解(jiě)释(shì)的。那(nà)么又有人(rén)提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被(bèi)附近的(de)另一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可(kě)能就是人类对引力的(de)理解还(hái)不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天(tiān)体会沿(yán)着它们(men)的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式(shì)运动(dòng贵州海拔高度是多少)。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的(de)相(xiāng)互作用则是不同的方(fāng)式(shì)。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的相(xiāng)互作用(yòng)，科学(xué)家还引(yǐn)入了外(wài)部场(chǎng)效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对(duì)现(xiàn)在(zài)的物理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发(fā)现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关(guān)于(yú)暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解释的(de)“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团所组成(chéng)，类似(shì)这样的星(xīng)团，它们大(dà)部分的普通质量都在(zài)星系(xì)的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用就(jiù)会(huì)导致(zhì)温度的(de)急剧升高，速(sù)度(dù)大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些(xiē)气体所在的中间区域(yù)。那么我们(men)通过什(shén)么来验证它的质(zhì)量(liàng)区域到底是(shì)不是(shì)集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一(yī)张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体(tǐ)和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的东西的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系(xì)的光(guāng)都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个(gè)现(xiàn)象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系(xì)团观测的时候，发现它的(de)大质(zhì)量区(qū)域并(bìng)不是在(zài)中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方法就是当星团(tuán)发生(shēng)全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质(zhì)量(liàng)气体被卡在了中间(jiān)，暗物质(zhì)则直接(jiē)通(tōng)过了(le)这个区域，并在两边(biān)形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的(de)引力透镜研(yán)究(jiū)也(yě)被认(rèn)为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今(jīn)为止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的(de)光(guāng)。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部分(fēn)表示温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它(tā)们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二值图像进行(xíng)连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐射的(de)测量值，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大(dà)约是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与(yǔ)解(jiě)释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比例是一致(zhì)的(de)。这就意(yì)味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很(hěn)好(hǎo)地(dì)解(jiě)释了很多(duō)不同的观测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何(hé)其他(tā)的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗(àn)物质存(cún)在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么(me)？科(kē)学家们已经提出了数十种的(de)假想目标(biāo)，而(ér)要寻(xún)找(zhǎo)这些不同的目(mù)标粒子所需要的(de)实验方式也不(bù)相同。在过(guò)去的(de)几(jǐ)十年当(dāng)中，人类(lèi)为了寻找这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗(àn)物质(zhì)”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行了超过50次的(de)实验，却(què)没有任何(hé)实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大(dà)的(de)地学实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探(tàn)测器(qì)，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多(duō)年的数(shù)据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每(měi)年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可(kě)能(néng)是(shì)人(rén)类发现(xiàn)暗物质的(de)第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银(yín)河系进(jìn)行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)贵州海拔高度是多少宙当中(zhōng)，这(zhè)意(yì)味着我(wǒ)们(men)也(yě)在以(yǐ)这样(yàng)的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转。所以有(yǒu)半年的(de)时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向(xiàng)是一(yī)致的，而另外半年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响这个理论的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释(shì)，研(yán)究人员们所观(guān)测到(dào)的周期性信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这个(gè)周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们又在(zài)南半球建立(lì)了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之前的(de)实验(yàn)室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质(zhì)流的运动特(tè)征和第一(yī)个(gè)实验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在(zài)的(de)非常(cháng)有(yǒu)力的证(zhèng)据(jù)了(le)。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成(chéng)不(bù)久，所以截至目(mù)前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的(de)宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目(mù)以待了。费米实(shí)验(yàn)室(shì)粒子天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特(tè)芬(fēn)研究发(fā)现，如(rú)果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那(nà)么(me)遍布宇宙当中的暗(àn)物(wù)质会不会意(yì)味着(zhe)人类并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个(gè)角落的行星(xīng)上，暗(àn)物(wù)质正在通过(guò)这(zhè)样的效(xiào)应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提(tí)是要先找到暗物质(zhì)存(cún)在的实(shí)际证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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