宇宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学(xué)无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存(cún)在(zài)的证据，科学家们(men)在(zài)过去的几十年(nián)当中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何(hé)的有效证(zhèng)据。除(chú)了一个(gè)地(dì)方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学(xué)原理一(yī)书(shū)中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它(tā)揭示了(le)宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动(dòng)的规律(lǜ)。往(wǎng)后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天文(wén)学(xué)家(jiā)们发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律的时候，他们(men)就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定(dìng)有未知的天体(t上火了可以吃猕猴桃吗芭芭农场，上火了猕猴桃能吃吗ǐ)通过引力在(zài)摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过(guò)天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都是(shì)应(yīng)用万(wàn)有引力(lì)定律所取得重大天文成就的例子。但(dàn)是这些发(fā)现都是(shì)在恒(héng)星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就(jiù)开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后(hòu)发(fā)星系(xì)团的(de)质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一(yī)般(bān)会使用到两种方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一(yī)致，就可(kě)以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要的数(shù)据是(shì)测量各个星系的(de)光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中(zhōng)的各个星系(xì)相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可(kě)见光(guāng)的(de)形式(shì)所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基(jī)发现(xiàn)星系团中很多星系的速(sù)度(dù)比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法(fǎ)将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应(yīng)该(gāi)被(bèi)抛出星(xīng)系团之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力(lì)量(liàng)在起作用，这(zhè)种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不(bù)可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们(men)却占(zhàn)据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词(cí)才(cái)再一次出(chū)现(xiàn)。天文(wén)学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特(tè)在(zài)观(guān)测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距(jù)离(lí)中心越远的恒星在(zài)其(qí)轨(guǐ)道上(shàng)的运行速(sù)度就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不(bù)变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基(jī)于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测(cè)量星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛顿的(de)力(lì)学(xué)定律。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系(xì)的第(dì)三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度(dù)远远大(dà)于(yú)理论(lùn)速度，那么(me)产生以(yǐ)上这种向心加速度的(de)原因很(hěn)可能就是存(cún)在着一种我(wǒ)们(men)看(kàn)不到(dào)的物质，是这些暗物(wù)质的(de)引力(lì)效应将星系聚集(jí)在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人(rén)员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的(de)存在。科(kē)学家(jiā)根据星系外(wài)恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可以(yǐ)解释(shì)这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学(xué)家(jiā)们发现，几乎没有引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出现速(sù)度上的微(wēi)小差异(yì)。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现了(le)一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系(xì)当(dāng)中存(cún)在(zài)的(de)恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的(de)千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必须存在(zài)暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其(qí)进行(xíng)了40个小时的详细测量(liàng)之后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒星运(yùn)动是可(kě)以(yǐ)用正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的(de)暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星(xīng)系(xì)存在。造成这些现象(xiàng)的除了(le)暗(àn)物(wù)质的假说之外(wài)，另一种可能就(jiù)是人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺(chǐ)度(dù)空间(jiān)中的工(gōng)作方式是(shì)不同的，这意味着在(zài)行星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用(yòng)则是不同的方(fāng)式。对(duì)于在星系(xì)团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还(hái)引入了(le)外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万(wàn)光年的规模上，巨(jù)大的质量之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对(duì)现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在的(de)其他的理论证(zhèng)据(jù)，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙德(dé)理论(lùn)所没(méi)法解释的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年(nián)的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似(shì)这(zhè)样的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系的(de)气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的(de)急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分的质量将位于(yú)所(suǒ)有(yǒu)这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区域。那么我(wǒ)们(men)通(tōng)过什么来验证(zhèng)它的质量区域到底(dǐ)是(shì)不是(shì)集(jí)中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个(gè)质量(liàng)超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西的引(yǐn)力(lì)，会(huì)使身后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个(gè)现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人(rén)们对子(zi)弹(dàn)星系团观测的时候(hòu)，发(fā)现它的(de)大(dà)质量(liàng)区(qū)域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方(fāng)法(fǎ)就是当(dāng)星团发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为是暗物质存在的(de)迄(qì)今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些(xiē)光(guāng)在(zài)宇宙空间背景上(shàng)留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则表示相对(duì)较冷的(de)区域，但实(shí)际(jì)上它们之(zhī)间(jiān)的温(wēn)差只有万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离后的(de)二值图(tú)像进(jìn)行连通域提取和(hé)标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减(jiǎn)小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测(cè)量值(zhí)，我们需(xū)要的暗(àn)物质大约(yuē)是普通(tōng)物质的(de)5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论(lùn)框(kuāng)架，就很(hěn)好地(dì)解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存(cún)在着某种类型的(de)粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的(de)电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们(men)已(yǐ)经提出了数十种的(de)假(jiǎ)想目标，而(ér)要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的(de)实验方(fāng)式也不(bù)相同。在(zài)过去的几十年(nián)当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会(huì)与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chā上火了可以吃猕猴桃吗芭芭农场，上火了猕猴桃能吃吗o)过50次的实验，却(què)没有任何实(shí)质性的发现，除(chú)了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的地(dì)学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直(zhí)致(zhì)力(lì)于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多(duō)年的(de)数据收集，人们发(fā上火了可以吃猕猴桃吗芭芭农场，上火了猕猴桃能吃吗)现了一(yī)个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且(qiě)在20年(nián)当中(zhōng)每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类(lèi)发现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是(shì)为(wèi)什么暗(àn)物质会(huì)产生周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银(yín)河系进(jìn)行移动，那么如果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们也在以这样的(de)速(sù)度在(zài)穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球(qiú)又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的方向(xiàng)是一(yī)致的，而(ér)另(lìng)外半年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的(de)方向正好(hǎo)达到(dào)完全一致，这(zhè)是理(lǐ)论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为(wèi)这(zhè)可以用来解释，研究(jiū)人(rén)员们所观测到的周期(qī)性信号。当然(rán)也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成(chéng)这种年度周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合(hé)这个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又在(zài)南(nán)半球建立了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特(tè)征和第一个(gè)实验(yàn)室(shì)是(shì)一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的(de)非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还(hái)无法提供(gōng)相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台(tái)新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提供(gōng)的视(shì)野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用途(tú)就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我们只能拭目(mù)以待了(le)。费米(mǐ)实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存(cún)在，它(tā)们极有可(kě)能(néng)拥(yōng)有另一种神秘(mì)的(de)效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的(de)诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的(de)一(yī)个重要因素(sù)。

如果这一(yī)理论得到进一步(bù)的(de)证实(shí)，那么遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物(wù)质(zhì)会(huì)不会(huì)意(yì)味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创造生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前(qián)提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物(wù)质(zhì)到(dào)底(dǐ)存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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