宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为何会存在科学无(wú)法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在(zài)的证据(jù)，科学家(jiā)们在过去的几十(shí)年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却没(méi)有发现任(rèn)何的(de)有效证(zhèng)据。除了一(yī)个地方，在1687年(nián)出(chū)版的自然(rán)哲(zhé)学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家们(men)发现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道(dào)出现异常，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知的天体通(tōng)过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王星的(de)存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些(xiē)发现都(dōu)是在恒星系统的(de)尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系(xì)或(huò)者是星团的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹威基(jī)正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个(gè)星系(xì)所组成的(de)巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚(fù)在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用到(dào)两种方法，当(dāng)两种方法结(jié)果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的(de)光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的(de)各个(gè)星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出(chū)来之(zhī)后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基(jī)发现星系(xì)团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团内的(de)，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不(bù)可见(jiàn)的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们(men)却占(zhàn)据着宇宙中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人(rén)们(men)对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再乐字的繁体是几画啊，乐字的繁体是几画字一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的(de)质量来吸(xī)引它(tā)们，这些外围的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了(le)。基于这(zhè)种现象，科学家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准的方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们(men)通过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距(jù)离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的(de)氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系(xì)位于银河系的(de)第(dì)三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计算，太阳系(xì)的(de)运行(xíng)速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个(gè)实际(jì)速度远远大于理论速(sù)度，那(nà)么产生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加(jiā)速度的(de)原因很可能就是存在着一(yī)种我们(men)看(kàn)不(bù)到的物(wù)质，是这些暗物(wù)质的引力效(xiào)应将星系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质(zhì)的存在。科(kē)学家(jiā)根(gēn)据(jù)星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗物质的(de)质量(liàng)占整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在(zài)一项新的(de)研(yán)究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现(xiàn)速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地(dì)球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其(qí)进(jìn)行了40个小(xiǎo)时(shí)的详(xiáng)细(xì)测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动(dòng)是(shì)可以(yǐ)用正常的物质和(hé)力学定律来解(jiě)释的(de)。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成这(zhè)些现象的(de)除了暗物质(zhì)的假说之外，另(lìng)一种可(kě)能就是(shì)人(rén)类对引力的(de)理解还不够全面，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中(zhōng)的(de)工作(zuò)方式是(shì)不(bù)同(tóng)的，这(zhè)意味着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(de)方(fāng)式(shì)运动。但(dàn)是上(shàng)升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的(de)相互作用(yòng)，科学(xué)家还(hái)引入(rù)了外(wài)部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些(xiē)发现也让很多(duō)人认为(wèi)暗(àn)物质(zhì)假说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的(de)其(qí)他的理论证据(jù)，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系(xì)团，由两个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的(de)星团，它们(men)大部分的普通质量(liàng)都(dōu)在星系(xì)的气(qì)体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)大部分的质量将位于(yú)所有这些(xiē)气(qì)体所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们(men)通过什么来验证它的质量(liàng)区域到底(dǐ)是不(bù)是(shì)集中在(zài)中间呢？前(qián)不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全彩的(de)高(gāo)清(qīng)照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其实(shí)这些(xiē)星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么(me)问题，而(ér)是这(zhè)样(yàng)极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地球上的(de)观测(cè)者(zhě)之间。被一个(gè)质量超(chāo)级(jí)巨大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对(duì)子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了(le)中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通(tōng)过了这个(gè)区域，并在(zài)两(liǎng)边形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星系(xì)团的引力透(tòu)镜(jìng)研(yán)究也被认为(w乐字的繁体是几画啊，乐字的繁体是几画字èi)是暗物质(zhì)存在的(de)迄今(jīn)为止最好的理论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在(zài)宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了(le)130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下了各(gè)相同性的微波(bō)辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则(zé)表(biǎo)示相对(duì)较冷的区(qū)域，但(dàn)实(shí)际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前(qián)景背景分离后的二值图像进行连(lián)通域提取和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该是这样的(de)，而随(suí)着暗(àn)物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的(de)测(cè)量值(zhí)，我们需(xū)要的(de)暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与(yǔ)解(jiě)释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例(lì)是一致的(de)。这(zhè)就意味着。

用了一个简单(dān)的(de)理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释了很多不(bù)同的(de)观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当于(yú)找到了暗物(wù)质存(cún)在的(de)实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家(jiā)们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要(yào)寻找这些不同的目标粒子(zi)所(suǒ)需要(yào)的实验方式(shì)也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了(le)寻找这(zhè)些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作(zuò)用的(de)“暗物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发现，除了(le)一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多(duō)年的数(shù)据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样(yàng)。一些科学家(jiā)认(rèn)为这可能(néng)是人类发(fā)现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会产生周(zhōu)期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系(xì)正在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进(jìn)行移(yí)动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的(de)方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿(chuān)越暗物(wù)质流最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢(màn)值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年(nián)度(dù)周期(qī)信号的差异也可能是(shì)温度(dù)、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前的(de)实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的(de)运动特征(zhēng)和第一个实验室(shì)是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这(zhè)里可以得(dé)到(dào)相同(tóng)的信(xìn)号(hào)，就(jiù)可以成为暗物质所(suǒ)存(cún)在的非(fēi)常有力的证据了(le)。但是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前(qián)还无法提供相(xiāng)应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提(tí)供的视野是(shì)哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一(yī)个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的(de)结(jié)果(guǒ)，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科(kē)学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论得到进一(yī)步(bù)的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗物质(zhì)会不(bù)会意味(wèi)着(zhe)人类(lèi)并不(bù)孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)某(mǒu)个角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞(zàn)，你(nǐ)的(de)支(zhī)持是(shì)我更新的动力！

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