宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会存(cún)在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人(rén)类为了寻找暗物质存(cún)在的(de)证据(jù)，科(kē)学家们(men)在过去的(de)几十年当中进(jìn)行了(le)超(chāo)过50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却(què)没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的(de)自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的(de)规律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来，当(dāng)天(tiān)文(wén)学家们发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合(hé)万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶(yé)就(jiù)通过(guò)天王星运行轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并且发现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应(yīng)用(yòng)万有引力定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系统的尺度当中，可(kě)当我们(men)上升(shēng)到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在(zài)研究和测(cè)量后发(fā)星系团的质(zhì)量(liàng)。这(zhè)是(shì)一个由数千(qiān)个(gè)星系(xì)所组成的巨大(dà)星(xīng)系团(tuán)，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在一起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的质量(liàng)"，需要的(de)数据是测量各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学质量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运(yùn)动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座(zuò)星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光(guāng)的(de)形式(shì)所存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的(de)过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系(xì)团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产生(shēng)的引力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系(xì)团之外了，除(chú)非有一(yī)种神秘的(de)力量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可(kě)见的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是(shì)它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福(fú)特在观(guān)测仙女(nǚ)座星系中的恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心越远(yuǎn)的恒(héng)星在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足(zú)够大的质(zhì)量(liàng)来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释(shì)暗(àn)物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转日本最想干掉的国家，日本最恨哪个国家速(sù)度。如(rú)果出(chū)现异常的结(jié)果，就认为是(shì)由暗物(wù)质的(de)力量进入其(qí)中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符合(hé)牛顿(dùn)的(de)力学(xué)定(dìng)律(lǜ)。我们(men)的太阳(yáng)系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位于银河系的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距(jù)离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际(jì)速度远远大(dà)于理论速度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可能就是(shì)存(cún)在(zài)着(zhe)一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的(de)引力(lì)效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研(yán)究人(rén)员开始相信暗物(wù)质的(de)存在。科(kē)学家根据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道(dào)的(de)速(sù)度，估算在星(xīng)系(xì)当中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以解释(shì)这个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天(tiān)文学家(jiā)还发现了一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系(xì)必须存在(zài)暗物质，否则就会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学家们使用(yòng)最(zuì)先(xiān)进的望远镜对其进行了(le)40个(gè)小时的详细测(cè)量之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动(dòng)是可以用正常(cháng)的物质(zhì)和力(lì)学(xué)定(dìng)律来(lái)解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成(chéng)这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能(néng)就是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引力很(hěn)可(kě)能在(zài)不(bù)同尺度空间中的工作方(fāng)式是(shì)不(bù)同的，这意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的(de)方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的(de)尺(chǐ)度，引力(lì)之间的相互作用则是(shì)不同的方式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的(de)相互作用，科学家(jiā)还引入了外(wài)部场(chǎng)效应的概念，指的(de)是在(zài)数百万光(guāng)年的(de)规模上，巨大(dà)的(de)质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的(de)效(xiào)果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多人认(rèn)为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存在的(de)其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理(lǐ)论所没(méi)法(fǎ)解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通(tōng)质量都(dōu)在星系的(de)气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度(dù)的急剧升(shēng)高，速(sù)度大(dà)幅(fú)降(jiàng)低。所以在(zài)理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的(de)质量将位于所有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间(jiān)区域。那么我们通过什么(me)来验证它的质量区域(yù)到底是不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们(men)可以明显地看到(dào)很多星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些星系本(běn)身(shēn)并(bìng)不是(shì)真的被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出(chū)了什(shén)么问题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的天(tiān)体和我们(men)地球上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个(gè)质量超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量的东西的引力(lì)，会使身后(hòu)更遥(yáo)远(yuǎn)星系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能是(shì)超(chāo)大质量(liàng)的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们(men)对子(zi)弹星系团观(guān)测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的(de)解释方法就是(shì)当星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个(gè)区域(yù)，并(bìng)在两边形(xíng)成(chéng)了(le)引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的引力(lì)透镜研究也被认为(wèi)是暗物(wù)质(zhì)存在的迄今(jīn)为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部分(fēn)表示温度较(jiào)高的区域，蓝(lán)色则表示相对(duì)较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域(yù)提取和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图(tú)形看起来(lái)不应(yīng)该是(shì)这(zhè)样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需要的(de)暗(àn)物质比例是(shì)一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地(dì)解(jiě)释了(le)很多不同的观测(cè)结(jié)果。而(ér)暗(àn)物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子，它们(men)不(bù)参与任何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子(zi)的存(cún)在，就相(xiāng)当于(yú)找到(dào)了暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒(lì)子所需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的(de)几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了(le)寻(xún)找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过(guò)50次(cì)的实验，却(què)没有任何实质性的发现(xiàn)，除(chú)了一个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地学(xué)实验(yàn)室，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探测器(qì)，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据收集，人(rén)们(men)发(fā)现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样。一(yī)些(xiē)科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这可能(néng)是人(rén)类(lèi)发现暗(àn)物质的(de)第一个直接证据。

但是为什(shén)么(me)暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移(yí)动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程日本最想干掉的国家，日本最恨哪个国家中会产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的(de)方向是一致(zhì)的，而另外(wài)半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一(yī)致(zhì)，这是理论上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的(de)平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可(kě)以用来解释，研究人员们(men)所观(guān)测到(dào)的(de)周(zhōu)期性信号。当然也可能(néng)有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这种年(nián)度周期信号的(de)差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利游客(kè)的数量也符合(hé)这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了(le)一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动特征和第(dì)一(yī)个实验(yàn)室是一样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在(zài)的非常有力(lì)的证(zhèng)据了。但是(shì)由于这(zhè)个(gè)实验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器(qì)提供(gōng)的(de)视(shì)野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘(mì)，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目(mù)以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生(shēng)命进化的一(yī)个重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇宙当中的(de)暗物质会不会意味(wèi)着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗(àn)物(wù)质(zhì)正在通过这样的效应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí日本最想干掉的国家，日本最恨哪个国家)是我更新的动力(lì)！

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