宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟(jìng)是什(shén)么？人类为了寻找暗物(wù)质存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们在过(guò)去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没(méi)有发(fā)现任何(hé)的有效证(zhèng)据。除了一(yī)个地方，在1687年出(chū)版的(de)自然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的(de)规律。往后(hòu)的(de)几百年来(lái)，当(dāng)天文学家们(men)发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力(lì)在摄(shè)动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶(yé)就通过天王(wáng)星运行轨道(dào)的(de)异常(cháng)，推算并且发现了海王星的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是(shì)应(yīng)用万有引力定(dìng)律所取得(dé)重(zhòng)大天文成就(jiù)的(de)例子。但是这些发现都是在(zài)恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升到星(xīng)系(xì)或者是星(xīng)团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系(xì)团的质(zhì)量。这是一个(gè)由(yóu)数千个星(xīng)系所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般会使用(yòng)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(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系(xì)的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是(shì)动力(lì)学质量的计(减肥期间能吃饺子吗午餐，10个饺子相当于几碗饭jì)算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对(duì)于星系团(tuán)的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质量(liàng)”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形(xíng)式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威基发现星系团减肥期间能吃饺子吗午餐，10个饺子相当于几碗饭(tuán)中(zhōng)很多(duō)星系(xì)的速度比理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要(yào)快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力(lì)是(shì)无法将(jiāng)它(tā)们(men)束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一(yī)种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了这样部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却(què)占据(jù)着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人们对这(zhè)样的一(yī)种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在(zài)观测(cè)仙(xiān)女座星系(xì)中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒(héng)星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他们观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可(kě)是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如(rú)果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来(lái)吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用一种相对标准的(de)方法来(lái)解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这种方法就是(shì)测量星系(xì)当中气体在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距(jù)离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力(lì)量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学家们通(tōng)过(guò)射电望远镜测(cè)量(liàng)了距离(lí)星系(xì)中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的(de)旋(xuán)转速(sù)度(dù)并不符(fú)合(hé)牛顿的(de)力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引力(lì)定律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度(dù)应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生(shēng)以(yǐ)上这种向(xiàng)心加速度的(de)原(yuán)因很可能就是存在(zài)着一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物(wù)质，是这些(xiē)暗物质的引力效应(yīng)将(jiāng)星系聚(jù)集(jí)在了一起。

也是从(cóng)这时(shí)开(kāi)始，越来(lái)越多的研究(jiū)人员开始相信暗物(wù)质的存在。科(kē)学家根(gēn)据(jù)星系(xì)外恒(héng)星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系(xì)当中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释(shì)这(zhè)个现象(xiàng)的(de)原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系不多，但是(shì)星系当(dāng)中存在(zài)的恒星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理论上(shàng)，该星(xīng)系(xì)必须存(cún)在暗物质，否则(zé)就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们(men)使用最先进(jìn)的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物(wù)质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这(zhè)些(xiē)现(xiàn)象的除(chú)了(le)暗物质(zhì)的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是(shì)人类(lèi)对(duì)引力(lì)的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们(men)所理解的(de)方式运动。但(dàn)是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)则是不同的(de)方式(shì)。对于(yú)在(zài)星系团之间的(de)相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念，指的(de)是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这(zhè)意味着我(wǒ)们(men)需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于暗物质存在(zài)的其(qí)他(tā)的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系(xì)团(tuán)所组成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它(tā)们大部分的(de)普通质量(liàng)都在星系(xì)的气(qì)体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的(de)时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致温度(dù)的(de)急剧升高，速(sù)度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于(yú)所有(yǒu)这些气体所在的(de)中间(jiān)区域。那么我们通过(guò)什么来验证(zhèng)它(tā)的(de)质量区域(yù)到(dào)底是不是集中在(zài)中间(jiān)呢？前(qián)不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太(tài)空望远镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实(shí)这(zhè)些星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了(le)，也不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极遥远的(de)天体和我(wǒ)们地(dì)球上的(de)观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个(gè)超(chāo)大质量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的(de)光都(dōu)发生了(le)扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的(de)天(tiān)体可能是超(chāo)大质(zhì)量的(de)黑洞或(huò)者是暗物(wù)质(zhì)。减肥期间能吃饺子吗午餐，10个饺子相当于几碗饭

所以当人们对子弹星(xīng)系(xì)团观测(cè)的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接通过了这(zhè)个(gè)区域，并(bìng)在两边(biān)形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也(yě)被认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄今为止最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下(xià)了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分(fēn)表示(shì)温度较高的(de)区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实(shí)际上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分(fēn)离(lí)后的二(èr)值图像进行(xíng)连通域(yù)提取和标记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙当中没(méi)有暗物(wù)质(zhì)，图(tú)形看起来不(bù)应该是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值的(de)幅度会(huì)减小(xiǎo)，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗物质大(dà)约是普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一(yī)个简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测结(jié)果。而暗物质(zhì)的本(běn)质(zhì)就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何(hé)其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存(cún)在(zài)，就相当于(yú)找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底是什么(me)？科学家们已经提出了数(shù)十(shí)种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒(lì)子所需要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些(xiē)看(kàn)不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不会(huì)与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进行了超过50次的实验(yàn)，却(què)没有任何实质(zhì)性的发(fā)现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层楼高的探测(cè)器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质粒子的(de)周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科(kē)学家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率会(huì)在(zài)每(měi)年的6月(yuè)份达到(dào)峰(fēng)值，然(rán)后(hòu)在11月降到最(zuì)低(dī)，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是(shì)一样。一些科学家(jiā)认为这可能(néng)是人类发现暗物质的(de)第(dì)一个(gè)直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会产生周期(qī)性的(de)年度信号呢(ne)？刚才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河(hé)系进行移(yí)动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在(zài)以(yǐ)这样的速(sù)度在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕(rào)银河(hé)系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则(zé)与(yǔ)之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达(dá)到完(wán)全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的(de)倾斜(xié)，但(dàn)是(shì)这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可(kě)以(yǐ)用(yòng)来解(jiě)释(shì)，研究人员们所观测(cè)到(dào)的(de)周期性信号。当然(rán)也(yě)可(kě)能有其他的情况，造成这种年(nián)度周期(qī)信号的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游客(kè)的数量也符合这个(gè)周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节(jié)与之前的(de)实验室正好相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到(dào)相同(tóng)的信号，就(jiù)可(kě)以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非(fēi)常有力的证据(jù)了。但(dàn)是由于(yú)这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前(qián)还无(wú)法提供(gōng)相(xiāng)应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台(tái)新的望远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个(gè)关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实(shí)验室粒子天体物理中(zhōng)心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们(men)极有可能拥(yōng)有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物(wù)质(zhì)效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说是(shì)生命进化的一个重要(yào)因素。

如(rú)果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗物质正在(zài)通过这样的(de)效(xiào)应创(chuàng)造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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