宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在(zài)科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据(jù)，科(kē)学(xué)家们(men)在(zài)过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的长期实验，但(dàn)是(shì)却没(méi)有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个(gè)地(dì)方，在(zài)1687年出(chū)版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他们就会知道(dào)，周围(wéi)一定有未(wèi)知的(de)天体通过引(yǐn)力(lì)在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在(zài)1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通过天(tiān)王(wáng)星(xīng)运行轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应(yīng)用万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当(dāng)中(zhōng)，可(kě)当我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和测(cè)量后发星系团(tuán)的质量。这是一(yī)个由数(shù)千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一(yī)起。测量星系团的(de)质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一(yī)致，就(jiù)可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系(xì)团中的(de)各个(gè)星系相对于星(xīng)系(xì)团的运动速度。当测量(liàng)结果出(chū)来(lái)之后，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团(tuán)有99%的(de)质量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是(shì)，在测(cè)量(liàng)速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星(xīng)系团中很多星系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量(liàng)所产生的(de)引力是(shì)无(wú)法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是它们却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量。只是当(dāng)时的(de)人(rén)们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这(zhè)个(gè)词才再一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女座星系中的(de)恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中(zhōng)心越远的恒(héng)星在(zài)其(qí)轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但(dàn)是他们(men)观测的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律，在(zài)星系当中(zhōng)如(rú)果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们(men)会(huì)使(shǐ)用一(yī)种相对标准的方法来解(jiě)释暗物(wù)质的(de)存在(zài)，这种方法(fǎ)就(jiù)是测(cè)量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出(chū)现异常的结(jié)果(guǒ)，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的(de)力量(liàng)进(jìn)入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距(jù)离的氢元(yuán)素(sù)，发现它们的旋转速度并不(bù)符合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系(xì)也不例(lì)外(wài)，太(tài)阳系(xì)位于(yú)银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定(dìng)律进行计算(suàn)，太(tài)阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个实(shí)际速(sù)度远远大于(yú)理论速度，那么(me)产生(shēng)以上这(zhè)种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的原因很可能就是存在着(zhe)一种我们(men)看不到的物质(zhì)，是(shì)这些暗(àn)物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研(yán)究(jiū)人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学(xué)家根据(jù)星系外恒(héng)星轨道(dào)的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的(de)研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上(shàng)的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是(shì)科学家们使用(yòng)最先(xiān)进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量(liàng)之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力学定律来解(jiě)释的。那么(me)又有人提出，也(yě)许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个(gè)大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星(xīng)系(xì)存在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除了暗物(wù)质(zhì)的假说(shuō)之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是人类对(duì)引力(lì)的理解还不(bù)够全面(miàn)，引力(lì)很(hěn)可(kě)能在不同尺度空间中的工作方式是(shì)不同的(de)，这(zhè)意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作用则(zé)是不(bù)同(tóng)的方式(shì)。对(duì)于在(zài)星系团之间(jiān)的相互(hù)作用，科(kē)学家还引入(rù)了外部场效(xiào)应的(de)概(gài)念，指的(de)是在数百万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产(chǎn)生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的(de)效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立(lì)，这(zhè)意(yì)味着(zhe)我们需要对现在的(de)物(wù)理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物(wù)质存(cún)在的(de)其他的(de)理论证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没法解(jiě)释(shì)的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的(de)普通质量都在(zài)星系的(de)气(qì)体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互(hù)作用就会导(dǎo)致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大(dà)部分的质(zhì)量将位于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们通过什(shén)么来验证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)当中第(dì)一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明(míng)显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变。其实这些(xiē)星系本(běn)身并不是真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了(le)什(shén)么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的(de)观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系(xì)的(de)光都发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现(xiàn)象就是(shì)引力(lì)透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的(de)天体可能(néng)是(shì)超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对(duì)子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大(dà)质量区(qū)域并不是在中间，而(ér)是(shì)在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法就是(shì)当星团发生全(quán)部(bù)的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系团的引力(lì)透(tòu)镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今(jīn)为止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老青金石价格一般多少，青金石价格一般多少一克(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可见光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各(gè)相(xiāng)同性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色(sè)的部分表示(shì)温度较高的区(qū)域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对较冷的(de)区(qū)域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一(yī)。

科(kē)学(xué)家们通过(guò)对前景背景分离后的二值(zhí)图像进行连通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没(méi)有(yǒu)暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰值的(de)幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为(wèi)了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物(wù)质的5倍。这个数(shù)字与解释星系(xì)当中恒星运(yùn)动所需(xū)要(yào)的暗物(wù)质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的(de)理论框架(jià)，就很好(hǎo)地解释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本(běn)质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与任何其他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么(me)？科(kē)学家们(men)已经提出了数十(shí)种(zhǒng)的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需要(yào)的实(shí)验方式(shì)也(yě)不相同。在(zài)过去的(de)几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些看(kàn)不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发(fā)现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里(lǐ)的科学(xué)家(jiā)声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多(duō)年的(de)数(shù)据收集，人(rén)们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年(nián)都(dōu)是一(yī)样。一(yī)些(xiē)科学家(jiā)认为这可(kě)能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也在以这样(yàng)的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物质(zhì)流(liú)，这个(gè)过程(chéng)中会产生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河青金石价格一般多少，青金石价格一般多少一克系的方向是一致的(de)，而另(lìng)外半年则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的(de)方向正(zhèng)好达到(dào)完(wán)全(quán)一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际(jì)的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影响这个理论的有(yǒu)效性(xìng)。

因此(cǐ)科(kē)学(xué)家(jiā)认为这可以用来解(jiě)释(shì)，研究人员们所观测到(dào)的(de)周期(qī)性信号(hào)。当然也可(kě)能(néng)有其他的情况，造(zào)成这种年(nián)度周期信号的(de)差(chà)异(yì)也可能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的(de)水分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利(lì)游客(kè)的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南(nán)半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验室是(shì)一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可(kě)以(yǐ)得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存(cún)在(zài)的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜(jìng)，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器提供(gōng)的(de)视(shì)野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关键的(de)用途就是(shì)探索暗(àn)物(wù)质(zhì)背(bèi)后(hòu)的(de)奥秘，对于探测(cè)的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目(mù)以待了。费(fèi)米(mǐ)实验(yàn)室粒子天体物理中心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存在(zài)，它(tā)们(men)极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的(de)效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的(de)一个重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这一理论得到进一(yī)步的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物(wù)质会不会意(yì)味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推论的(de)大(dà)前(qián)提(tí)是要先找到暗物(wù)质存在(zài)的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物(wù)质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持(chí)是我更(gèng)新(xīn)的(de)动力(lì)！

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