宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的(de)？为何会存在(zài)科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在(zài)过去的几十年当中进行了(le)超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何(hé)的(de)有(yǒu)效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数(shù)学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动的(de)规律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行(xíng)轨道出现异(yì)常，不符合万(wàn)有引力定律的(de)时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的(de)天(tiān)体(tǐ)通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异(yì)常(cháng)，推算(suàn)并且发现了海王星的存在(zài)。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定(dìng)律所取得重大天文(wén)成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统的(de)尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们(men)上升到星系或者是星团的(de)尺度，事(shì)情就开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在研究(jiū)和测量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一(yī)致(zhì)，就可以确定(dìng)其质(zhì)量的范围(wéi)。

第一种是获得其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需要的(de)数据是测量各个(gè)星系的(de)光度。

第二种是(shì)动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星系(xì)相对于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可(kě)见光的形(xíng)式(shì)所(suǒ)存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过(guò)程中，兹威基发现星(xīng)系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多(duō)，按(àn)照(zhào)牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的(de)引力是无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们(men)早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不(bù)可见(jiàn)的暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu肖姓出过哪些名人名字，肖姓出过哪些名人呢)中(zhōng)绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这样的一种说(shuō)法(fǎ)不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测(cè)仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上(shàng)来(lái)说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒(héng)星在其(qí)轨道(dào)上(shàng)的(de)运(yùn)行(xíng)速度就会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与(yǔ)中心距(jù)离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足(zú)够(gòu)大的质量来(lái)吸引它们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的(de)方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就是测量(liàng)星系当中气(qì)体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出(chū)现异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗(àn)物质的力(lì)量进入其(qí)中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜测量了距(jù)离(lí)星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系也不例外(wài)，太阳系位于(yú)银河系的(de)第三(sān)悬臂之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年(nián)，根据(jù)万(wàn)有引力定律进(jìn)行(xíng)计(jì)算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际(jì)上，太阳系(xì)正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心加速(sù)度(dù)的原因很可(kě)能就(jiù)是存在着一种我们看不到(dào)的物(wù)质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚(jù)集(jí)在(zài)了一起。

也是(shì)从这时(shí)开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间，也(yě)会(huì)出现速(sù)度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量(liàng)却只有银(yín)河系的(de)千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗(àn)物质，否则就会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学家们使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其(qí)进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的物(wù)质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出(chū)，也许该(gāi)星系的暗(àn)物质，已经被附(fù)近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没(méi)有任何星(xīng)系存(cún)在。造成(chéng)这些(xiē)现象的除(chú)了暗物(wù)质的假说之外(wài)，另(lìng)一种可能就是人类对引力(lì)的理(lǐ)解还不够全面，引力(lì)很可能(néng)在(zài)不(bù)同尺度(dù)空间中的工作方式是(shì)不同的，这(zhè)意(yì)味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上升到星(xīng)系(xì)和星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间的相互作用(yòng)则是(shì)不(bù)同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还(hái)引入了(le)外(wài)部场效(xiào)应的(de)概念，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大(dà)的质量之间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊(shū)的效果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这意味着(zhe)我们(men)需要对现在(zài)的物理定律进(jìn)行(xíng)修(xiū)正，这些发现也(yě)让很(hěn)多人认(rèn)为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关于暗(àn)物质存在的(de)其(qí)他(tā)的理论证据，这(zhè)些(xiē)理(lǐ)论(lùn)证据(jù)是蒙(méng)德理(lǐ)论所没(méi)法(fǎ)解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成(chéng)，类似(shì)这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质量都在星系的(de)气体当中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互(hù)作用就会(huì)导致温度(dù)的急剧升(shēng)高，速度(dù)大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通过什么来验(yàn)证(zhèng)它的质量(liàng)区(qū)域到底(dǐ)是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)肖姓出过哪些名人名字，肖姓出过哪些名人呢全彩的高(gāo)清(qīng)照片(piàn)，在照(zhào)片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地(dì)看到很(hěn)多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么(me)问题，而是这(zhè)样极遥远的(de)天体和我们(men)地(dì)球上的观测者之间。被一个(gè)质量超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的(de)东西的(de)引力(lì)，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是超大质量(liàng)的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量(liàng)区域(yù)并(bìng)不是(shì)在中间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解(jiě)释(shì)方法(fǎ)就是(shì)当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则(zé)直(zhí)接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的引力(lì)透(tòu)镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留下(xià)了各(gè)相同性的(de)微波辐射(shè)。其(qí)中红色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的(de)二值图像进行连通(tōng)域提(tí)取和(hé)标记之(zhī)后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增加，一(yī)些(xiē)峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需(xū)要的(de)暗(àn)物质大约是(shì)普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了(le)一个简单的(de)理论框(kuāng)架(jià)，就很好(hǎo)地解释了很(hěn)多不(bù)同的观测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇宙当中存(cún)在着(zhe)某种类型的(de)粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁作(zuò)用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物质存在(zài)的(de)实际证(zhèng)据(jù)。这种粒子到(dào)底是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经(jīng)提出了数十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒(lì)子(zi)所需要的实验方(fāng)式也不(bù)相同(tóng)。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规(guī)物质(zhì)相互作用的(de)“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了(le)超过50次的实(shí)验(yàn)，却没有任何实质(zhì)性的发(fā)现，除了(le)一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地(dì)学(xué)实验室，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声称观(guān)测到了(le)某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人(rén)们(men)发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到(dào)最(zuì)低，而(ér)且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们(men)也(yě)在以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过(guò)程(chéng)中(zhōng)会产生相应的振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方(fāng)向与太阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是(shì)一致的，而另(lìng)外(wài)半年则与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系的(de)平(píng)面(miàn)呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年度(dù)周期信号的差异也可能是(shì)温度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的(de)数量也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室(shì)，这(zhè)里的(de)季节与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的(de)运动特(tè)征(zhēng)和第一个实(shí)验室是一(yī)样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在(zài)的非(fēi)常有力(lì)的证据(jù)了。但是(shì)由于(yú)这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前(qián)还无法(fǎ)提供相应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野(yě)是哈(hā)勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实(shí)验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森(sēn)斯特(tè)芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不(bù)会意味着(zhe)人(rén)类(lèi)并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落(luò)的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的(de)实(shí)际证(zhèng)据。那(nà)么(me)小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力(lì)！

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