宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为(wèi)何会存(cún)在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又(yòu)究(jiū)竟是什(shén)么(me)？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在(zài)过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没(méi)有发现任何(hé)的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不(bù)符(fú)合万(wàn)有引力定律的时(shí)候，他们(men)就会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力(lì)在(zài)摄(shè)动(dòng)它(tā)的轨道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶(yé)就通过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都(dōu)是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发(fā)星系(xì)团的质量。这是一个(gè)由(yóu)数千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一(yī)起。测量星系团的质量一(yī)般(bān)会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质(zhì)量(liàng)的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需(xū)要的数据是测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种是(shì)动(dòng)力(lì)学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星(xīng)系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着(zhe)，后(hòu)发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的(de)质量(liàng)消(xiāo)失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速(sù)度的(de)过程(chéng)中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星系的速度(dù)比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的(de)引力是无(wú)法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的(de)一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一(yī)次出现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的(de)恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心(xīn)越远的恒星(xīng)在其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结果却让(ràng)人感到(dào)不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的质量来(lái)吸引它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家们会使用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离(lí)星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果(guǒ)出(chū)现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离的(de)氢(qīng)元(yuán)素，发现三公里是多少米，三公里是多少米它们(men)的旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的太(tài)阳(yáng)系也不例外，太(tài)阳系(xì)位于银河(hé)系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速(sù)度(dù)远(yuǎn)远大于(yú)理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因很可能就是存在着一种我们看(kàn)不到的(de三公里是多少米，三公里是多少米)物质，是这些暗(àn)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，越来越多的研究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不(bù)是唯(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)们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也(yě)会出(chū)现速(sù)度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学家还(hái)发现(xiàn)了一个(gè)反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量(liàng)却只有银河系的千(qiān)分之一(yī)。

所以在理论上(shàng)，该星系必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离(lí)析。但是(shì)科(kē)学家们(men)使用最(zuì)先进的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜对其(qí)进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒(héng)星运动(dòng)是可以用正常的物质(zhì)和(hé)力(lì)学定律来解(jiě)释(shì)的。那(nà)么(me)又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质(zhì)的(de)假说之外，另一种可(kě)能(néng)就是人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不够(gòu)全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同的(de)，这意味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的(de)轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团(tuán)的尺度，引力(lì)之(zhī)间的相互(hù)作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团(tuán)之间的相互作(zuò)用，科学家还(hái)引入了外部(bù)场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年的规模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意(yì)味着(zhe)我们需要对现在(zài)的物理(lǐ)定律进行(xíng)修正，这些发现也(yě)让很(hěn)多人(rén)认为暗物质假说理(lǐ)论(lùn)就(jiù)此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物质存在的其他的(de)理(lǐ)论证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所有这(zhè)些(xiē)气(qì)体(tǐ)所在的(de)中(zhōng)间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量(liàng)区域(yù)到底是不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了(le)宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照(zhào)片，在照(zhào)片中我们(men)可以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本(běn)身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是这(zhè)样极(jí)遥远的天体(tǐ)和(hé)我们(men)地(dì)球上(shàng)的观(guān)测者之间。被(bèi)一个质(zhì)量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量(liàng)的东西的(de)引(yǐn)力(lì)，会(huì)使身后更(gèng)遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可能(néng)是(shì)超(chāo)大质(zhì)量(liàng)的(de)黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子(zi)弹星系团(tuán)观(guān)测的时候(hòu)，发现它的大质(zhì)量区域(yù)并不是(shì)在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解(jiě)释方法就是(shì)当星(xīng)团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两边形(xíng)成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的(de)引力透镜研(yán)究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止最好的(de)理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地(dì)穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空间背景上留(liú)下(xià)了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射。其中红色(sè)的部分表示(shì)温度(dù)较高的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间(jiān)的温差(chà)只有万分之一。

科(kē)学家们通过对(duì)前(qián)景背景分(fēn)离后(hòu)的二值图像进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该(gāi)是(shì)这样(yàng)的(de)，而随(suí)着(zhe)暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才(cái)变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景辐射(shè)的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的(de)暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的(de)理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他(tā)的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来(lái)相互作用(yòng)。所(suǒ)以(yǐ)如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了(le)暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提出了数(shù)十种的(de)假想目标，而要寻找这(zhè)些(xiē)不(bù)同的(de)目标(biāo)粒(lì)子所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相同。在过(guò)去的几十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超(chāo)过(guò)50次的(de)实验，却没有任何(hé)实质(zhì)性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层楼高的(de)探测器，一直致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现(xiàn)了(le)一个有趣(qù)的(de)事情。探测率会在每年(nián)的(de)6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科(kē)学(xué)家认为这可能是(shì)人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么(me)暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳系正在(zài)以220公里/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳(yáng)的(de)方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达到完全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可以用来(lái)解释，研究(jiū)人(rén)员(yuán)们所(suǒ)观(guān)测到的周(zhōu)期(qī)性(xìng)信号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信号(hào)的(de)差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利(lì)游客的数量也符合(hé)这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就可(kě)以成为暗物质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至(zhì)目前还无(wú)法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的(de)用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘(mì)，对于探测的(de)结果，我们(men)只能拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物(wù)理(lǐ)中心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它(tā)们极有可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这种暗物质(zhì)效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生(shēng)命进化(huà)的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然(rán)，这些(xiē)推(tuī)论的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存在(zài)呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的支持是(shì)我更新的动力！

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