宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过(guò)50次的长期实验，但是(shì)却(què)没有发现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一(yī)个地(dì)方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不(bù)符合(hé)万有引力定律的时候，他们(men)就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现都(dōu)是(shì)应用(yòng)万有引力(lì)定(dìng)律所(suǒ)取得重(zhòng)大天(tiān)文成就的(de)例子(zi)。但是这些发(fā)现都是在恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们(men)上升到星(xīng)系(xì)或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团的(de)质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些星系(xì)被引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确定其质量的(de)范围。

第(dì)一种是获得其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据(jù)是测量各个(gè)星系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的(de)计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量星系团中的(de)各个星系相对于星系(xì)团的运动速度。当测量结(jié)果出来之(zhī)后，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很(hěn)多星(xīng)系的速度比理论上(shàng)要快得多，按五谷轮回是什么意思的梗，五谷轮回之所是指什么地方照牛顿的(de)运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的(de)，它们早就应该被抛出星系团之(zhī)外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的力(lì)量在起(qǐ)作(zuò)用(yòng)，这种力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却占(zhàn)据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的(de)人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个(gè)词才再一次出(chū)现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特(tè)福(fú)特在(zài)观测仙(xiān)女座星系中的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢(màn)。但(dàn)是他(tā)们(men)观测的(de)结果却让人(rén)感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的(de)万(wàn)有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大(dà)的(de)质(zhì)量来(lái)吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会使用(yòng)一种(zhǒng)相对标(biāo)准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心的距离(lí)，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出(chū)现异常的(de)结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速(sù)度并(bìng)不符合(hé)牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太(tài)阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上(shàng)，距(jù)离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系(xì)的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际(jì)速度远远大(dà)于理论速度，那(nà)么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加速(sù)度的原(yuán)因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗(àn)物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量占整个星(xīng)系(xì)质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一(yī)项新的(de)研(yán)究当中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引力效应(yīng)的(de)遥(yáo)远(yuǎn)恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银河系不多(duō)，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒(héng)星数量却只有银(yín)河系(xì)的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗(àn)物质(zhì)，否则就(jiù)会分崩离析。但(dàn)是科学家们(men)使(shǐ)用(yòng)最先进的望远镜对其进行(xíng)了(le)40个小时的详细(xì)测量之后，发(fā)现星系(xì)中的恒(héng)星运动(dòng)是(shì)可以用正常的(de)物质(zhì)和力学(xué)定律来解释的。那么又(yòu)有人(rén)提出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附近的(de)另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的(de)附近没(méi)有(yǒu)任(rèn)何星(xīng)系存在。造(zào)成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说(shuō)之(zhī)外，另一种可能就是(shì)人(rén)类对(duì)引力的(de)理解还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中的工作方式是(shì)不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了(le)外部场效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间会产(chǎn)生对彼此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发(fā)现也让很多(duō)人(rén)认为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗(àn)物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没(méi)法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿(yì)光年的(de)子(zi)弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星(xīng)系的(de)气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星(xīng)系团大部分的(de)质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的(de)质量区(qū)域到(dào)底是不是(shì)集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了(le)巨(jù)大(dà)的形(xíng)变(biàn)。其实这些(xiē)星(xīng)系(xì)本(běn)身(shēn)并(bìng)不是(shì)真的(de)被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地(dì)球上(shàng)的(de)观测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光(guāng)都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象(xiàng)就是引力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可(kě)能(néng)是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星(xīng)系团观测的(de)时(shí)候，发(fā)现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就是当星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了(le)中间，暗物(wù)质则直(zhí)接通过了这(zhè)个区(qū)域，并(bìng)在(zài)两边形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团的引(yǐn)力(lì)透镜研究也(yě)被认为(wèi)是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来(lái)自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部(bù)分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离(lí)后的二值图(tú)像进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的(de)测量值，我们(men)需要的(de)暗(àn)物质大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系(xì)当(dāng)中恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的(de)理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在(zài)着某种类(lèi)型的粒子(zi)，它们不(bù)参与任何(hé)其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在(zài)，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物(wù)质存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒子到底是(shì)什么(me)？科学家们已(yǐ)经提出了数十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而(ér)要寻找这(zhè)些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需(xū)要的实验方式(shì)也不相同。在过去的(de)几十(shí)年(nián)当(dāng)中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找这些(xiē)看不(bù)见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已经进(jìn)行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除(chú)了一个地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科(kē)学家(jiā)声(shēng)称观测(cè)到了某种信号。经过(guò)了(le)20多(duō)年的数据(jù)收集(jí)，人们(men)发现了(le)一个有趣的事(shì)情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低(dī)，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着(zhe)银河(hé)系进行移动(dòng)，那(nà)么(me)如果(guǒ)暗物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度(dù)在穿(chuān)越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡(dàng)，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的(de)方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河系的(de)方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的(de)方向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个(gè)理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可(kě)以用来解释，研究人(rén)员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也(yě)可(kě)能有其他的情(qíng)况(kuàng)，造(zào)成这种年度周期信号的差异也(yě)可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客(kè)的数量也(yě)符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南(nán)半球建立了一个几乎相同的(de)实验室(shì)，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运动特(tè)征和(hé)第一个实(shí)验室(shì)是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为(wèi)暗物(wù)质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还(hái)无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视野(yě)是(shì)哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的(de)用(yòng)途就是探(tàn)索暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的(de)结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费(fèi)米(mǐ)实验室粒(lì)子天体物(wù)理中(zhōng)心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥有另一(yī)种神秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的(de)诞生，或(huò)者说是生命进化的(de)一个(gè)重要因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得到进一(yī)步的(de)证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质(zhì)会不(bù)会意(yì)味着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗(àn)物质正在通过这样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论(lùn)的(de)大前提是要(yào)先找到暗物(wù)质存在(zài)的五谷轮回是什么意思的梗，五谷轮回之所是指什么地方实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新的动(dòng)力(lì)！

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