宇(yǔ)宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的(de)证据，科学家们在(zài)过(guò)去的几十年当中进行了(le)超过50次(cì)的(de)长期实验，但是却没有发(fā)现任何的(de)有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一(yī)书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规(guī)律。往后的(de)几百年来(lái)，当天文学家们(men)发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定(dìng)有(yǒu)未(wèi)知(zhī)的天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星运(yùn)行轨道的异(yì)常(cháng)，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是(shì)这(zhè)些(xiē)发现都是在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威基(jī)正在研究和测量后发星系(xì)团的(de)质量(liàng)。这是一个由数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在(zài)一起。测量星系团的质(zhì)量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就可(kě)以确(què)定其(qí)质量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质量(liàng)的计算，是(shì)利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团(tuán)中的各个星(xīng)系相对于星系(xì)团的运动速度(dù)。当测量结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了(le)，或者说这99%的(de)质量并(bìng)不以可见光(guāng)的形式所存在，我(wǒ)们(men)无(wú)法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系(xì)的(de)速度比理论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们早就应(yīng)该(gāi)被抛出(chū)星系(xì)团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作(zuò)用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗(àn)质(zhì)，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的(de)人(rén)们(men)对这样的(de)一种说法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理论上来(lái)说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就(jiù)会(huì)越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人(rén)感到不(bù)可(kě)思议。

随着与(yǔ)中心距(jù)离(lí)的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度(dù)几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力定律，在(zài)星系当中如果(guǒ)没(méi)有足(zú)够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。基(jī)于这种现象，科学(xué)家们会使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物质(zhì)的(de)存在，这种方(fāng)法就(jiù)是测(cè)量星系当中气(qì)体在(zài)X轴上距(jù)离星(xīng)系(xì)中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质(zhì)的力(lì)量进入其中。

于是(shì)科学家们通(tōng)过射电望远镜测(cè)量(liàng)了距(jù)离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距(jù)离的(de)氢(qīng)元(yuán)素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例(lì)外，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力(lì)定律进(jìn)行计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于(yú)理(lǐ)论(lùn)速(sù)度，那么(me)产生以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可能就是(shì)存在着(zhe)一种(zhǒng)我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚(jù)集在(zài)了一(yī)起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大(dà)约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存(cún)在(zài)暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科学家(jiā)们(men)使用最先(xiān)进的望远镜对其(qí)进行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细(xì)测量之后，发(fā)现(xiàn)星(xīng)系(xì)中的恒星运(yùn)动是(shì)可以用正常的物质和力学定律来解释的。那(nà)么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附(fù)近(jìn)的另(lìng)一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造(zào)成这些(xiē)现象的(de)除了暗物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可能在不同(tóng)尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着它(tā)们(men)的(de)轨道，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运动。但(dàn)是上升到星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作用则(zé)是不(bù)同的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成(chéng)立，这意味着(zhe)我们需(xū)要(yào)对现(xiàn)在的物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗(àn)物质存(cún)在的其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的(de)普通质量(liàng)都在星系的(de)气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位(wèi)于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什(shén)么来验证它(tā)的质量区域到(dào)底是不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太空(kōng)望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们(men)可(kě)以明显地(dì)看到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远(yuǎn)镜出(chū)了(le)什么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我们地(dì)球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级(jí)巨(jù)大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个(gè)超(chāo)大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可(kě)能(néng)是(shì)超大质量(liàng)的黑洞(dòng)或美女脱了个精光露出奶囗和尿囗者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团(tuán)观(guān)测的时候，发现它的大质量区(qū)域(yù)并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通(tōng)过了(le)这个区(qū)域(yù)，并(bìng)在两(liǎng)边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也(yě)被认为是暗(àn)物质(zhì)存在的(de)迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的(de)理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的(de)光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景上留(liú)下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示(shì)温(wēn)度较高的(de)区域，蓝色则表示(shì)相对(duì)较冷的区域(yù)，但(dàn)实际上(shàng)它(tā)们之(zhī)间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景背(bèi)景分离后的二值(zhí)图(tú)像进行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是(shì)这样的(de)，而随着暗物质的增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背景辐(fú)射的(de)测量值，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普(pǔ)通(t美女脱了个精光露出奶囗和尿囗ōng)物质的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解释(shì)星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的(de)理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地(dì)解释了(le)很(hěn)多(duō)不同的观测(cè)结(jié)果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们(men)已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标(biāo)粒子(zi)所需要的(de)实验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的(de)实(shí)验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年(nián)的(de)数据(jù)收集，人(rén)们(men)发(fā)现了(le)一个(gè)有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低，而且在20年当中每(měi)年都是一(yī)样。一些科学家认为(wèi)这可能是(shì)人类发现暗(àn)物质的(de)第一个直(zhí)接证据(jù)。

但(dàn)是(shì)为什么(me)暗(àn)物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕着银河系进行移(yí)动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在(zài)以这样(yàng)的(de)速度在穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个(gè)过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达(dá)到完(wán)全(quán)一致(zhì)，这是(shì)理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认(rèn)为(wèi)这可(kě)以用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连(lián)意大利(lì)游(yóu)客的数(shù)量也(yě)符合这个周期(qī)的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半(bàn)球建立(lì)了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质(zhì)流的(de)运动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以得(dé)到相同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所存在(zài)的非(fēi)常(cháng)有力的(de)证据了。但(dàn)是由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的数据(jù)支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的(de)望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜(jìng)其(qí)中一(yī)个(gè)关键的用途就是(shì)探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到(dào)进(jìn)一步的(de)证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的大前提是要(yào)先(xiān)找到(dào)暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支持(chí)是我更新的(de)动(dòng)力！

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