宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的(de)证据，科学家们(men)在过(guò)去的几十年当中进行了超(chāo)过(guò)50次的(de)长期实验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力(lì)定律的(de)时(shí)候(hòu)，他(tā)们(men)就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有(yǒu)未知(zhī)的天(tiān)体(tǐ)通过引力(lì)在(zài)摄动(dòng)它的轨(guǐ)道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是在(zài)恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和(hé)测量后发星系(xì)团的(de)质(zhì)量。这是(shì)一个由数千个星系(xì)所组成的(de)巨(jù)大(dà)星(xīng)系团，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其(qí)质(zhì)量的范围。

第(dì)一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需(xū)要(yào)的(de)数据是测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力(lì)学质(zhì)量的计算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各(gè)个(gè)星系相对于星(xīng)系(xì)团的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的质量(liàng)消失了(le)，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测(cè)量(liàng)速度的过(guò)程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度(dù)比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按(àn)照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被抛出星系(xì)团之外了，除非有一种神(shén)秘的力(lì)量(liàng)在起作用，这种(zhǒng)力量来源于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝(jué)大部分的(de)质(zhì)量。只是(shì)当(dāng)时的人(rén)们对这样(yàng)的一(yī)种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速(sù)度就会越(yuè)慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎(hū)保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如(rú)果没有(yǒu)足够大的(de)质(zhì)量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用(yòng)一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的(de)存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异常的(de)结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物(wù)质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度(dù)并不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之(zhī)上，距离银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向(xiàng)心(xīn)加速度的原因很可能就是存在着一种我们看(kàn)不到的(de)物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来(lái)越多的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的(de)存在(zài)。科学家(jiā)根据星系外(wài)恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这(zhè)个现象的(de)原因。在一项新(xīn)的研究(jiū)当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速(sù)度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发(fā)现了一(yī)个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离(lí)地球大(dà)约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩(bēng)离(lí)析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细测(cè)量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可(kě)以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是(shì)人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的(de)，这意(yì)味着(zhe)在行星系尺度中的天体会(huì)沿(yán)着(zhe)它(tā)们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动。但是上升(shēng)到(dào)星系和星团的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用则(zé)是不(bù)同的方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间(jiān)的相互作用，科(kē)学家还(hái)引入了外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光(guāng)年的(de)规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这些发(fā)现也(yě)让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结(jié)。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在(zài)的其(qí)他的理(lǐ)论(lùn)证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没法解释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似(shì)这样的(de)星团，它们(men)大部(bù)分的普通质量都在星(xīng)系的(de)气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互(hù)作用就会导致(zhì)温(wēn)度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅(fú)降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气(qì)体所在的(de)中间区域。那么我们通过什么来验证它(tā)的质量区域到(dào)底是(shì)不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看(kàn)到很多星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的(de)形变。其(qí)实这些星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这(zhè)样极遥(yáo)远的天体和(hé)我们地(dì)球上的(de)观测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体可能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星系(xì)团观测(cè)的(de)时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就是当星(xīng)团发生全(quán)部的碰(pèng)撞时(shí)，可(kě)被观(guān)测(cè)到的质量气(qì)体被卡在了(le)中间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了(le)这个区域(yù)，并在(zài)两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认(rèn)为是暗(àn)物质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿年之后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射(shè)。其(qí)中红色的(de)部(bù)分表示温度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色(sè)则(zé)表示相对(duì)较(jiào)冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离后(hòu)的(de)二值(zhí)图像进行(xíng)连通域(yù)提(tí)取和(hé)标记(jì)之后(hòu)发现，如(rú)果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射(shè)的测(cè)量(liàng)值，我们需要的(de)暗物质大约(yuē)是普通物质的(de)5倍。这个数(shù)字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星(xīng)运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们不参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到(dào)这种粒子(zi)的(de)存在，就相当(dāng)于找到了(le)暗物质存在的(de)实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了甜蜜惩罚类似的有哪些 推荐一下满是车的剧男女数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的(de)实验方式(shì)也(yě)不(bù)相(xiāng)同。在过去的(de)几十(shí)年(nián)当中，人类为了(le)寻找这(zhè)些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不(bù)会与常规物质(zhì)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性(xìng)的发(fā)现，除了(le)一(yī)个(gè)地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在(zài)山下(xià)1400米处的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最大的(de)地学(xué)实验(yàn)室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科学(xué)家声称(chēng)观测到了某种信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数据收集(jí)，人(rén)们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的事(shì)情。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月(yuè)降(jiàng)到最低(dī)，而(ér)且(qiě)在(zài)20年当中每年都(dōu)是一(yī)样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河(hé)系(xì)进行(xíng)移(yí)动，那么如果(guǒ)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以(yǐ)这(zhè)样(yàng)的速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质(zhì)流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年(nián)的(de)时间，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河系的(de)方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达(dá)到完(wán)全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质(zhì)流(liú)最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这个(gè)理论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科(kē)学(xué)家认为这(zhè)可以用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测到的(de)周期(qī)性信(xìn)号。当然也可能有(yǒu)其他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度(dù)周期(qī)信号(hào)的差异(yì)也可能(néng)是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意(yì)大(dà)利游客的数量也符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎(hū)相同(tóng)的实验(yàn)室(shì)，这里的季节与之前的(de)实验(yàn)室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一个(gè)实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得(dé)到相(xiāng)同的信号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力(lì)的(de)证据了。但(dàn)是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台(tái)新的(de)望(wàng)远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视(shì)野(yě)是哈勃(bó)红外仪(yí)器的(de)100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存(cún)在(zài)，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质(zhì)效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是(shì)生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们(men)觉(jué)得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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