宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学(xué)无法解(jiě)释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据(jù)，科学家(jiā)们在过去的(de)几十年(nián)当中进(jìn)行了(le)超过50次的长期实验，但是却没(méi)有发现任何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当天(tiān)文(wén)学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不(bù)符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现(xiàn)都是(shì)应(yīng)用万(wàn)有引力定(dìng)律所取得重大天文成就的例子(zi)。但(dàn)是这些发现都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由(yóu)数(shù)千个(gè)星系所组成的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到(dào)两种方法，当两种方法(fǎ)结(jié)果一致，就可(kě)以确定其质量的(de)范围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的(de)光度。

第二种是(shì)动力(lì)学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系(xì)团中的各个星系相对(duì)于星系团的运动速度。当(dāng)测量(liàng)结(jié)果出(chū)来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是(shì)“光度学质量(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(zhè)99%的质量(liàng)并(bìng)不以可(kě)见光的(de)形式所存在(zài)，我们(men)无法看到(dào)。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的(de)引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们(men)早就应该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外了(le)，除非有一种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基提出(chū)了(le)这样部(bù)分不可见的暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们(men)对这样的(de)一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再(zài)一(yī)次出现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒星(xīng)在其轨道(dào)上(shàng)的(de)运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结(jié)果却(què)让人感(gǎn)到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科(kē)学(xué)家们会(huì)使用一(yī)种相对标准的方法来解释暗(àn)物(wù)质(zhì)的存在，这(zhè)种方法就是(shì)测(cè)量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如果出现异常的(de)结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是(shì)科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学(xué)定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论(lùn)速(sù)度(dù)，那么产生(shēng)以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物(wù)质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这(zhè)时(shí)开始，越来越多的研(yán)究人(rén)员开始相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家根(gēn)据(jù)星系外恒星(xīng)轨道的速(sù)度(dù)，估算在星系当(dāng)中暗物(wù)质(zhì)的质(zhì)量占(zhàn)整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学家还发现(xiàn)了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运动是可以(yǐ)用(yòng)正常(cháng)的(de)物质和力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的(de)另一个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗物质的(de)假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是(shì)人类对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力(lì)很可能在(zài)不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动。但(dàn)是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之(zhī)间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊(shū)的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定律进(jìn)行(xíng)修正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多人(rén)认为暗物(wù)质(zhì)假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存(cún)在(zài)的其(qí)他的(de)理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没(méi)法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体的相互(hù)作用(yòng)就会导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大(dà)部分的(de)质量将位(wèi)于所(suǒ)有(yǒu)这些气体所(suǒ)在的中间区域(yù)。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质(zhì)量区域(yù)到(dào)底是不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们(men)可以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不是(shì)真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球上的观(guān)测(cè)者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。说女生坐摇摇车是什么意思，摇摇车的意思污>

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的时(shí)候，发现它的大质量区域(yù)并不(bù)是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到的(de)质(zhì)量(liàng)气体被卡在(zài)了(le)中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了(le)引力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下了各(gè)相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对(duì)较冷(lěng)的(de)区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前景背(bèi)景分(fēn)离(lí)后的二值(zhí)图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起来不应(yīng)该是这样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个(gè)简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗(àn)物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类(lèi)型的粒(lì)子，它们不参与任何其(qí)他的(de)电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的(de)实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不(bù)同的(de)目标粒子(zi)所需要的实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去的几十年当(dāng)中，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用(yòng)的(de)“暗(àn)物(wù)质”，科学(xué)家们(men)已经(jīng)进行(xíng)了超过(guò)50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球(qiú)上(shàng)最大的(de)地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一(yī)个三(sān)层楼高的探测(cè)器，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声(shēng)称(chēng)观(guān)测到(dào)了某种信号(hào)。经过了20多年的(de)数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且(qiě)在(zài)20年当中每(měi)年都是一样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学家认为这可(kě)能(néng)是(shì)人类发现暗物质的第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是为什么(me)暗物质(zhì)会产生(shēng)周(zhōu)期性的(de)年度(dù)信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也(yě)在(zài)以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一(yī)致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时候，地(dì)球与太(tài)阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的(de)情况中，太(tài)阳系(xì)相对(duì)银(yín)河系的(de)平面呈现了60度的(de)倾斜(xié)，但是这并(bìng)不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的(de)有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差(chà)异(yì)也(yě)可(kě)能是(shì)温(wēn)度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的(de)水分、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这个(gè)周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南(nán)半(bàn)球(qiú)建(jiàn)立(lì)了一个几(jǐ)乎(hū)相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季(jì)节与之前的(de)实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的(de)运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是(shì)由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数据(jù)支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供的视野(yě)是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其(qí)中(zhōng)一(yī)个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背(bèi)后的(de)奥(ào)秘，对于(yú)探(tàn)测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发(fā)现，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的(de)诞生，或者说是生命(mìng)进化的一(yī)个(gè)重(zhòng)要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人(rén)类并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的(de)行星上(shàng)，暗(àn)物质正在通过这样的效应(yīng)创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗(àn)物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们(men)觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存在呢(说女生坐摇摇车是什么意思，摇摇车的意思污ne)？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是(shì)我更(gèng)新的动力！

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