宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物(wù)质存(cún)在的(de)证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的几十年当中进(jìn)行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何(hé)的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自(zì)然哲(zhé)学(xué)数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些天体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)所取得(dé)重大天文成就的例子。但是(shì)这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得(dé)诡异(yì)了。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中的(de)各个星系相对于星(xīng)系团(tuán)的(de)运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见(jiàn)光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的(de)速度比(bǐ)理论上要快得多，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力(lì)是无(wú)法将它(tā)们束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘(mì)的(de)力(lì)量在(zài)起作用，这(zhè)种力(lì)量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基(jī)提出了这样部分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样(yàng)的一种说(shuō)法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心(xīn)越远的(de)恒(héng)星在其(qí)轨道上的运(yùn)行速度(dù)就会越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变。可(kě)是根据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基于这种现象，科(kē)学家们会(huì)使用(yòng)一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量(liàng)星系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系中心(xīn)的距离(lí)，以及(jí)在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入(rù)其中。

于是(shì)科(kē)学(xué)家们(men)通过射电望远镜测量了(le)距(jù)离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于银(yín)河(hé)系的(de)第三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那(nà)么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加速度的原因(yīn)很可(kě)能就(jiù)是(shì)存在(zài)着一种我们(men)看不到的物(wù)质(zhì)，是这些(xiē)暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研究(jiū)人(rén)员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一(yī)可以解(jiě)释(shì)这个现象的原因。在一(yī)项新的研(yán)究当(dāng)中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在(zài)的(de)恒星数量却只有银河系(xì)的(de)千分之一。

所以(yǐ)在理论上(shàng)，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会(huì)分崩(bēng)离析。但(dàn)是(shì)科(kē)学家(jiā)们使用最(zuì)先进(jìn)的望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可(kě)以用正常的物质和力学(xué)定律(lǜ)来解(jiě)释的(de)。那么又有人提出，也许该星系(xì)的(de)暗物质，已经被附近的(de)另一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪(guài)的是，它(tā)的附近没(méi)有任何星系存在(zài)。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引力的(de)理解(jiě)还不够全(quán)面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中的(de)工作(zuò)方(fāng)式是(shì)不同的(de)，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿(yán)着它(tā)们的轨(guǐ)道，按(àn)照(zhào)我们(men)所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的(de)方(fāng)式(shì)。对于(yú)在星系(xì)团之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场效应的(de)概念(niàn)，指的是在数(shù)百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对(duì)彼此特(tè)殊(shū)的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们(men)需要对现(xiàn)在的物(wù)理(lǐ)定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现也(yě)让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物(wù)质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系(xì)团所(suǒ)组(zǔ)成，类似(shì)这样的(de)星团，它们(men)大部(bù)分的普(pǔ)通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体所在(zài)的(de)中间(jiān)区域(yù)。那么我们通过什么来验证它的质量区(qū)域(yù)到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片(piàn)中我们(men)可以明显地(dì)看(kàn)到很(hěn)多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的(de)形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了(le)什么问题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体(tǐ)和(hé)我们地球(qiú)上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大(dà)质(zhì)量(liàng)的东西的引力，会(huì)使身后更(gèng)遥远星(xīng)系(xì)的(de)光都发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现象就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹(dàn)星(xīng)系团观(guān)测的时候(hòu)，发现它的(de)大质量区域(yù)并(bìng)不是在(zài)中间，而(ér)是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到(dào)的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物(wù)质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边(biān)形成(chéng)了(le)引力透(tòu)镜。对子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)的引(yǐn)力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗(àn)物(wù)质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上(shàng)留下(xià)了(le)各相同性(xìng)的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对(duì)前(qián)景背景分离后的二(èr)值图像进行连通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看起来不(bù)应该是这(zhè)样的(de)，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大约是普通物质(zhì)的(de)5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释(shì)星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗物质比例(lì)是一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了(le)很多(duō)不(bù)同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同(tóng)的(de)目标粒(lì)子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物(wù)质相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却(què)没(méi)有任何实(shí)质性的发(fā)现，除了一个地方(fāng)，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高的探测器，一(yī)直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们发现(xiàn)了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年(nián)的(de)6月(yuè)份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年(nián)都是一样。一些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗物(wù)质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗(àn)物质会产(chǎn)生周期性的(de)年度(dù)信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我们也在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿(chuān)越着暗(àn)物(wù)质流，这(zhè)个过(guò)程中(zhōng)会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时(shí)间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太(tài)阳环(huán)绕银河(hé)系的方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太(tài)阳的方(fāng)向正好(hǎo)达到完(wán)全(quán)一(yī)致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对(duì)银河(hé)系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然(rán)也(yě)可(kě)能有(yǒu)其他(tā)的情(qíng)况，造成这(zhè)种年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游客的数量也符(fú)合这个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质如何加入如新直销模式 如新是合法直销吗流的运动(dòng)特(tè)征(zhēng)和第一个实验(yàn)室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的证据(jù)了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数(shù)据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的(de)望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈(hā)勃(bó)望远镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个(gè)关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的(de)科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究(jiū)发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进化的(de)一个(gè)重(zhòng)要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论得(dé)到(dào)进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行星上(shàng)，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这样的效应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前提是要(yào)先找(zhǎo)到暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗物质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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