宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在(zài)过(guò)去的几十年(nián)当中(zhōng)进行了超(chāo)过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却没有发(fā)现(xiàn)任何的有效证(zhèng)据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了(le)宇宙中天体运动(dòng)的(de)规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天文(wén)学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出(chū)现异(yì)常，不符(fú)合万有引力定(dìng)律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知(zhī)的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海(hǎi)王星(xīng)的存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力定律所取(qǔ)得重大(dà)天文(wén)成就的例子(zi)。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系(xì)或(huò)者(zhě)是星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研(yán)究和测量(liàng)后发星系团的(de)质(zhì)量。这是(shì)一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨(jù)大星系团，这(zhè)些(xiē)星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使用到(dào)两(liǎng孙正义为什么是中国姓 孙正义有中国血统吗)种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的(de)范围。

第一种是获得(dé)孙正义为什么是中国姓 孙正义有中国血统吗其"光度学的质量"，需(xū)要的数据(jù)是测量(liàng)各(gè)个星系(xì)的光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后(hòu)发(fā)座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以可见光(guāng)的形式所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是(shì)，在(zài)测(cè)量速度的过程中，兹威基(jī)发(fā)现星系团中很多星系(xì)的(de)速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可(kě)见(jiàn)星系的质(zhì)量所(suǒ)产生的引力是无(wú)法将它们(men)束(shù)缚在星系团内(nèi)的(de)，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的(de)力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文(wén)学(xué)家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中心越远的(de)恒星(xīng)在(zài)其(qí)轨道(dào)上(shàng)的运(yùn)行速(sù)度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们(men)观测(cè)的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不(bù)变(biàn)。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中如(rú)果没有足够(gòu)大的(de)质量来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法来解释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测量(liàng)星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系(xì)中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为(wèi)是(shì)由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望(wàng)远镜测量了距(jù)离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速(sù)度(dù)并不符合(hé)牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系(xì)旋转，这(zhè)个实(shí)际速(sù)度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加速度的(de)原因很可能(néng)就是(shì)存在(zài)着(zhe)一种我们(men)看不(bù)到的(de)物(wù)质，是这(zhè)些暗物(wù)质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始(shǐ)相信暗(àn)物质的(de)存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道(dào)的(de)速度(dù)，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并(bìng)不(bù)是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系(xì)不多，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒(héng)星数量却只有银(yín)河系的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的(de)恒星运动是可以用正常的物(wù)质(zhì)和力(lì)学定(dìng)律来解释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经(jīng)被附近(jìn)的另一个大星系(xì)剥离了(le)。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对引力的(de)理解还不(bù)够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空间中的(de)工作(zuò)方(fāng)式(shì)是不(bù)同的(de)，这意味着(zhe)在行星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道(dào)，按(àn)照我们所理解的(de)方(fāng)式运动。但是上(shàng)升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团(tuán)之间的相互作用，科(kē)学家还引(yǐn)入了(le)外(wài)部场效应的(de)概念(niàn)，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间会(huì)产生对彼此特殊的(de)效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立，这(zhè)意味(wèi)着我们(men)需要(yào)对(duì)现在的物理定律进行修(xiū)正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞的(de)星(xīng)系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通(tōng)质量都在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于(yú)所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通过(guò)什么来验证(zhèng)它的质(zhì)量区域到(dào)底是不是集中在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当中(zhōng)第(dì)一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可(kě)以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的(de)形变(biàn)。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观(guān)测(cè)者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可(kě)能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们(men)对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区(qū)域并(bìng)不是在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释方法就(jiù)是(shì)当星团发生全部的碰撞时(shí)，可(kě)被观测到的(de)质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)的引力透镜研(yán)究也被(bèi)认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其(qí)中(zhōng)红色的部分表示温度(dù)较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分(fēn)离(lí)后的二值图像(xiàng)进行连通域提(tí)取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是(shì)这样的(de)，而(ér)随着暗物(wù)质的增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得(dé)看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当(dāng)中(zhōng)存(cún)在着某种类型的(de)粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存(cún)在(zài)的实(shí)际证据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是(shì)什么？科(kē)学家(jiā)们(men)已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需要的实验方式(shì)也(yě)不相(xiāng)同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何实质性(xìng)的发(fā)现，除(chú)了一个地方，意大利(lì)的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的(de)地(dì)下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏(cáng)着地(dì)球上最大的(de)地学实(shí)验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探(tàn)测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学家声称观(guān)测到了某种信号(hào)。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的(de)事情。探测(cè)率会在每(měi)年的6月(yuè)份达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到(dào)最(zuì)低(dī)，而且(qiě)在(zài)20年当中每年(nián)都是一(yī)样。一些科学家(jiā)认为这可能是(shì)人类发现(xiàn)暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会(huì)产生(shēng)周期性(xìng)的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕着银(yín)河系进行移(yí)动(dòng)，那(nà)么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度(dù)在(zài)穿(chuān)越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕(rào)太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环(huán)绕银河系(xì)的方向是一致的(de)，而另(lìng)外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快(kuài)的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这(zhè)可(kě)以用来(lái)解释，研究人员们(men)所观(guān)测到(dào)的周期(qī)性信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度周期(qī)信号的(de)差(chà)异(yì)也(yě)可(kě)能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家(jiā)们又在南半球(qiú)建立了(le)一个(gè)几乎(hū)相同的(de)实验室，这里的(de)季节(jié)与之前的(de)实验(yàn)室正好相反，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流的运动(dòng)特征和第一个实(shí)验室是(shì)一样的(de)。

因此，如(rú)果在这里可以得到(dào)相同的信号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这(zhè)个(gè)实验室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途(tú)就是探索暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的(de)结果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了(le)。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心(xīn)的(de)科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙当(dāng)中生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是生命进(jìn)化(huà)的一(yī)个重要(yào)因素(sù)。

如(rú)果这(zhè)一理(lǐ)论得到(dào)进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在(zài)的(de)实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新(xīn)的动力！

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