宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么(me)？人(rén)类为(wèi)了(le)寻找暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的证据，科学家们在(zài)过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的(de)长期实(shí)验(yàn)，但是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的(de)自(zì)然(rán)哲学数(shù)学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发(fā)表(biǎo)了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天文学(xué)家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的(de)时(shí)候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天(tiān)王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发现了(le)海(hǎi)王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应(yīng)用万有引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒(héng)星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上升到(dào)星系或(huò)者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹(zī)威(wēi)基正在(zài)研究(jiū)和测量后发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系被引力(lì)束(shù)缚在一(yī)起。测量(liàng)星系(xì)团的质(zhì)量一般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度(dù)学的(de)质量"，需要的(de)数据(jù)是测量(liàng)各个(gè)星系的光度(dù)。

第二(èr)种是(shì)动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系(xì)团中的各个星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并不(bù)以可见光的(de)形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度(dù)的过(guò)程中，兹威基发(fā)现星系(xì)团中很多星(xīng)系的(de)速度比(bǐ)理论上要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可(kě)见星(xīng)系(xì)的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力是无法将(jiāng)它(tā)们束(shù)缚在星(xīng)系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作(zuò)用，这种力(lì)量来(lái)源(yuán)于(yú)某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的(de)暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们(men)观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的(de)旋(xuán)转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如(rú)果没(méi)有(yǒu)足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象，科(kē)学家们(men)会使(shǐ)用一种相对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释(shì)暗物质的(de)存在(zài)，这种方法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科(kē)学(xué)家们(men)通过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距离(lí)星系中(zhōng)心更(gèng)远距离的(de)氢元素，发现它(tā)们的旋转速(sù)度并不(bù)符合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也不例外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际(jì)速度远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加速(sù)度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们看(kàn)不(bù)到的(de)物质(zhì)，是(shì)这(zhè)些暗物(wù)质的引(yǐn)力(lì)效应将星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗(àn)物质的存(cún)在(zài)。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物(wù)质(zhì)的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可(kě)以解释这个现象的(de)原因。在一项新的(de)研究当中，科学家们(men)发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差(chà)异。另外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了一个(gè)反(fǎn)常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千分(fēn)之一(yī)。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常的物(wù)质和力(lì)学定(dìng)律来解释(shì)的。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许该(gāi)星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另(lìng)一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有(yǒu)任何星(xīng)系存在。造成(chéng)这些(xiē)现象(xiàng)的(de)除了(le)暗物质的假说之外(wài)，另(lìng)一种(zhǒng)可(kě)能就(jsimple是什么牌子，simple是什么牌子衣服iù)是人类对(duì)引(yǐn)力的(de)理解还(hái)不(bù)够全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工(gōng)作(zuò)方式是(shì)不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的(de)方式运动。但是上(shàng)升到星系和星团(tuán)的(de)尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用则(zé)是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科(kē)学家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的(de)质量之间(jiān)会(huì)产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对(duì)现在的物理定律进行修正，这些发simple是什么牌子，simple是什么牌子衣服(fā)现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙当中还有关于(yú)暗物质存(cún)在的其(qí)他的理论证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德(dé)理论所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们(men)大部(bù)分(fēn)的普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时(shí)候(hòu)，星际气体的(de)相互(hù)作用就会导致温(wēn)度的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区域。那(nà)么(me)我(wǒ)们通过什么来(lái)验证(zhèng)它的质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯(bó)太空望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全(quán)彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看(kàn)到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地(dì)球上(shàng)的观(guān)测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就(jiù)是(shì)引力透镜(jìng)效(xiào)应。这个(gè)巨大的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑(hēi)洞(dòng)或者(zhě)是(shì)暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对子弹星系团(tuán)观(guān)测的时(shí)候，发(fā)现它的大质量区域并不是(shì)在(zài)中间，而是(shì)在两侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法(fǎ)就是(shì)当(dāng)星(xīng)团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了这个区域，并(bìng)在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的(de)迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最(zuì)古(gǔ)老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域(yù)，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的(de)温差(chà)只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背景分(fēn)离后(hòu)的(de)二值(zhí)图像进(jìn)行(xíng)连通(tōng)域提(tí)取(qǔ)和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不(bù)应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射的(de)测量值，我们需要的(de)暗(àn)物(wù)质(zhì)大(dà)约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一(yī)致的。这就意(yì)味着。

用了一(yī)个(gè)简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架(jià)，就很好地解释了很多不同(tóng)的(de)观测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到(dào)这(zhè)种(zhǒng)粒(lì)子的存(cún)在(zài)，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们(men)已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不(bù)同的目(mù)标粒子所需要的实(shí)验方(fāng)式(shì)也不相同(tóng)。在(zài)过去(qù)的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何(hé)实质性的发现，除了(le)一个地方，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观(guān)测到了(le)某(mǒu)种信号。经(jīng)过(guò)了(le)20多(duō)年的数据收集，人们发现了(le)一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可能(néng)是人(rén)类(lèi)发(fā)现暗物(wù)质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么(me)暗物(wù)质会产生周期(qī)性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味(wèi)着我们也(yě)在以这样的(de)速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的(de)振(zhèn)荡，同(tóng)时(shí)地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时(shí)间，地球围绕太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银(yín)河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地球与太阳的(de)方(fāng)向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一(yī)致(zhì)，这是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又(yòu)恰好(hǎo)达(dá)到了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可以(yǐ)用来(lái)解(jiě)释(shì)，研究人(rén)员们(men)所观测到的周期性信(xìn)号。当然也(yě)可能有其他的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积雪，甚(shèn)至连(lián)意大(dà)利(lì)游(yóu)客的(de)数量(liàng)也符合这个周期(qī)的规(guī)律。

所以，科学(xué)家们(men)又在南半球建(jiàn)立(lì)了(le)一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室(shì)正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验(yàn)室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但(dàn)是simple是什么牌子，simple是什么牌子衣服由于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供(gōng)相(xiāng)应的(de)数据(jù)支持。另(lìng)外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的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是(shì)哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关(guān)键的用途就是(shì)探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发(fā)现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能(néng)拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的(de)证实(shí)，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这(zhè)样的(de)效(xiào)应(yīng)创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的(de)动力！

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