宇宙是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在(zài)的证据，科学家们在过(guò)去(qù)的几十年当(dāng)中(zhōng)进行(xíng)了超过50次(cì)的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没(méi)有发现任何(hé)的有效证据。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符(fú)合万有引力定律的(de)时候，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知的天体通过(guò)引力(lì)在摄(shè)动它的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并(bìng)且发(fā)现了(le)海王星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情(qíng)就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和(hé)测量后发星(xīng)系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方法结果一(yī)致(zhì)，就(jiù)可(kě)以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系(xì)团(tuán)中的(de)各个星系相对于星系团的(de)运(yùn)动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的(de)形式所存在(zài)，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测量速(sù)度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很多星系(xì)的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可(kě)见星系(xì)的质量所产生的(de)引力是无(wú)法将它(tā)们束(shù)缚在星(xīng)系团内的，它(tā)们(men)早就应该被(bèi)抛出星系团之外了，除(chú)非(fēi)有一种神(shén)秘的(de)力量在(zài)起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行速(sù)度就会越慢。但是他们(men)观测的(de)结果却让人(rén)感到不(bù)可思议。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变。可(kě)是(shì)根(gēn)据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果没有足孙正义为什么是中国姓 孙正义有中国血统吗够大的质(zhì)量(liàng)来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对(duì)标准的(de)方法来解释暗物质(zhì)的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测(cè)量星系(xì)当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出(chū)现异(yì)常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度(dù)并不(bù)符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系(xì)也(yě)不例(lì)外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论(lùn)速度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种(zhǒng)向心加速度(dù)的原因很可能就是存(cún)在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开(kāi)始(shǐ)相信(xìn)暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物(wù)质的质量占整个星系(xì)质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯(wéi)一(yī)可以解释这个现象(xiàng)的(de)原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不(bù)多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在(zài)的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银(yín)河系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星(xīng)系(xì)必须(xū)存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的(de)物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星(xīng)系(xì)存在。造成(chéng)这些(xiē)现象的除(chú)了暗物质的(de)假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解(jiě)还不(bù)够(gòu)全面，引力(lì)很可(kě)能在不同尺度空间中的(de)工作方(fāng)式是不同(tóng)的(de)，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解的(de)方式运动。但是上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系(xì)和星团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用(yòng)则(zé)是不同的(de)方式。对于在星(xīng)系(xì)团之(zhī)间(jiān)的相互作(zuò)用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外(wài)部(bù)场效应(yīng)的概(gài)念，指的是(shì)在数(shù)百(bǎi)万光(guāng)年的(de)规模上，巨大(dà)的质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们需要(yào)对现在的物理定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些发现也(yě)让很多(duō)人(rén)认为(wèi)暗物质(zhì)假说(shuō)理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两(liǎng)个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这(zhè)样(yàng)的(de)星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星(xīng)系(xì)的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气(qì)体(tǐ)的相互作用就会导致温(wēn)度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这些(xiē)气体(tǐ)所(suǒ)在的(de)中间区(qū)域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什么来验证它的质量区域到底是不是集(jí)中(zhōng)在中(zhōng)间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片(piàn)，在(zài)照片中我(wǒ)们可(kě)以明显地看到很多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些(xiē)星系本身并不是(shì)真的(de)被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测(cè)者之间。被一(yī)个质量超级巨大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更(gèng)遥远星(xīng)系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是引力(lì)透镜效应(yīng)。这个巨大的天体(tǐ)可能是(shì)超大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系(xì)团观(guān)测(cè)的(de)时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是在中(zhōng)间，而(ér)是在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星团(tuán)发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质量气(qì)体被(bèi)卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了(le)引力(lì)透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为(wèi)是暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的(de)迄(qì)今(jīn)为(wèi)止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅(chàng)通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过了130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留(liú)下(xià)了各相同性的(de)微波(bō)辐射。其中红(hóng)色的部分表示(shì)温(wēn孙正义为什么是中国姓 孙正义有中国血统吗)度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它们之(zhī)间的温(wēn)差(chà)只有万分之一(yī)。

科学(xué)家(jiā)们通过对(duì)前景背(bèi)景(jǐng)分离(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，图(tú)形看起(qǐ)来(lái)不(bù)应该是这样的(de)，而随着暗(àn)物(wù)质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度会减小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需要(yào)的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释(shì)了很多不(bù)同(tóng)的(de)观测结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子(zi)，它(tā)们不(bù)参与任(rèn)何其他的电磁(cí)作用，只通过(guò)引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么(me)？科学家们已经(jīng)提(tí)出了数(shù)十种的(de)假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找这(zhè)些不同的(de)目标(biāo)粒子所需(xū)要的实(shí)验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了(le)一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来(lái)，这(zhè)里的科学家声称观测(cè)到(dào)了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的(de)事情。探(tàn)测率(lǜ)会在每年的6月份达(dá)到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第一个(gè)直(zhí)接(jiē)证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正(zhèng)在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物(wù)质流(liú)，这个过程中会(huì)产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)正好达(dá)到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的(de)时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的(de)情况中，太(tài)阳系(xì)相(xiāng)对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是(shì)这并不影响(xiǎng)这个(gè)理论(lùn)的(de)有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可(kě)以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期(qī)性信(xìn)号(hào)。当然也可能(néng)有其他的情况，造(zào)成这种年度周期信(xìn)号的差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数(shù)量也符合这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们(men)又在(zài)南半球建立了一(yī)个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的实(shí)验室(shì)正好相反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一(yī)个(gè)实验(yàn)室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗(àn)物质所存(cún)在的(de)非常有(yǒu)力的(de)证据(jù)了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台(tái)新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪(yí)器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是(shì)探索暗(àn)物(wù)质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结(jié)果，我们(men)只(zhǐ)能拭(shì)目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子(zi)天(tiān)体物理中心的科(kē)学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们(men)极有可(kě)能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命(mìng)进(jìn)化的一(yī)个重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论得到进一(yī)步的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物质会不(bù)会意味着(zhe)人(rén)类并不孤单(dān)呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造(zào)生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的(de)支持是(shì)我更新的动力！

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