宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的(de)证据，科学家们在过(guò)去的几十年(nián)当中进行了(le)超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没(méi)有发(fā)现任何的有效证(zhèng)据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲学(xué)数学原理一(yī)书(shū)中(zhōng)，埃萨(sà)克牛(niú)顿(dùn)发表了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当天(tiān)文(wén)学家们发现某些(xiē)天(tiān)体(tǐ)运行(xíng)轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定(dìng)律的时候，他们(men)就(jiù)会(huì)知道，周围一定有未知的(de)天(tiān)体通(tōng)过引力(lì)在摄动(dòng)它(tā)的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的(de)异常，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的(de)发现都是应用(yòng)万有引力(lì)定律(lǜ)所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的(de)例(lì)子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们(men)上(shàng)升到星系或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事(shì)情(qíng)就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一(yī)般会(huì)使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可(kě)以确定其(qí)质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据(jù)是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是(shì)动(dòng)力学质(zhì)量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系相(xiāng)对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座(zuò)星(xīng)系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的(de)质量并不(bù)以可(kě)见光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要(yào)快得多，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律(lǜ)，仅(jǐn)靠这(zhè)些(xiē)可见星系(xì)的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这(zhè)种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了(le)这样部(bù)分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量。只是当时的(de)人们对这样的(de)一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直(zhí)到(dào)40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才再一次出(chū)现。天(tiān)文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的(de)恒(héng)星在其(qí)轨(guǐ)道上(shàng)的(de)运行速度就(jiù)会(huì)越慢。但是(shì)他们观(guān)测的结果(guǒ)却让人感到不可(kě)思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的(de)旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在(zài)星(xīng)系(xì)当中如果没(méi)有足够大(dà)的质量(liàng)来吸引它们，这些外(wài)围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们(men)会(huì)使用一种相对标准的方(fāng)法来(lái)解释暗(àn)物质的存在(zài)，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科(kē)学家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符(fú)合牛顿(dùn)的力学(xué)定律。我们(men)的太(tài)阳(yáng)系(xì)也(yě)不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引力定律进(jìn)行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速(sù)度，那么产生以上这种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可能就(jiù)是(shì)存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们(men)看不到(dào)的物质，是(shì)这些暗物质的引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也是(shì)从这(zhè)时开(kāi)始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度(dù)，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还发现了(le)一(yī)个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须(xū)存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家(jiā)们(men)使(shǐ)用最(zuì)先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的(de)详细测量(liàng)之后，发(fā)现(xiàn)星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动(dòng)是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗物(wù)质(zhì)，已经(jīng)被(bèi)附近(jìn)的另一(yī)个大星系剥离(lí)了(le)。奇怪的(de)是(shì)，它的附近没有任何星系(xì)存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就(jiù)是(shì)人(rén)类对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这意味着(zhe)在(zài)行星系尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们(men)的轨(guǐ)道(dào)，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和(hé)星团的尺度(dù)，引力(lì)之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场效应(yīng)的概念(niàn)，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在(zài)的物理定律进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也(yě)让很多人(rén)认为暗物(wù)质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这(zhè)些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当(dāng)星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用(yòng)就会导(dǎo)致温度的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域(yù)。那(nà)么我们(men)通(tōng)过(guò)什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区(qū)域到底是(shì)不是集中在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实(shí)这(zhè)些星(xīng)系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦伯望远镜出(chū)了什么(me)问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天体和我们地球(qiú)上的(de)观测者之间(jiān)。被一个质(zhì)量超级巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这个超大(dà)质(zhì)量的东(dōng)西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力(lì)透镜(jìng)效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个(gè)巨大的天体可(kě)能是超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到(dào)的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗(àn)物(wù)质(zhì)则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之(zhī)后，可(kě)见光(guāng)终于可以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越(yuè)在(zài)宇宙当中了(le)。经过了130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景上留下(xià)了各相同性的(de)微波(bō)辐(fú)射。其中(zhōng)红色(sè)的部(bù)分(fēn)表示温(wēn)度较高的(de)区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的温差只有万分之一(yī)。

科学(xué)家们通过(guò)对前景背景分离后的(de)二(èr)值图(tú)像进行连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙当中没(méi)有暗物(wù)质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才(cái)变得看(kàn)起来“和(hé)谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运(yùn)动所(suǒ)需(xū)要的(de)暗物质比例(lì)是一致的(de)。这就意味着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地(dì)解释了很多不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在(zài)着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何其他的(de)电(diàn)磁作(zuò)用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么(me)？科学家们已经提(tí)出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相(xiāng)同。在过(guò)去的(de)几十年当中，人类为了寻找这(zhè)些看(kàn)不见、摸(mō)不到(dào)，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家们(men)已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发现(xiàn)，除(chú)了(le)一个(gè)地方(fāng)，意大(dà)利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种信(xìn)号(hào)。经(jīng)过了20多年(nián)的数据(jù)收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率(lǜ)会在每年(nián)的(de)6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年(nián)当(dāng)中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这(zhè)可能(néng)是(shì)人类发现暗物(wù)质的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物质会产生周期性的(de)年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕着银河系进(jìn)行移(yí)动(dòng)，那么如果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时(shí)地(dì)球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银(yín)河(hé)系的方(fāng)向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份(fèn)的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的(de)情(qíng)况(kuàng)中(zhōng)，太阳(yáng)系相(xiāng)对(duì)银(yín)河系(xì)的平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学家认为这(z阿富汗玉为什么便宜，阿富汗玉为什么不值钱hè)可以用(yòng)来解(jiě)释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到的(de)周期性信号。当然也可(kě)能有其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信号的差(chà)异也可能是(shì)温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意(yì)大利游客的数量也符(fú)合(hé)这(zhè)个周(zhōu)期(qī)的(de)规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了(le)一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的(de)实验室，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的(de)信(xìn)号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是(shì)由于这(zhè)个实(shí)验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格(gé)雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的(de)视野是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太(tài)空(kōng)望远镜(jìng)其中一(yī)个(gè)关键的(de)用途(tú)就是(shì)探索(suǒ)暗(àn)物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能(néng)拭(shì)目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我(wǒ)更新的(de)动(dòng)力(lì)！

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