宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的(de)证(zhèng)据，科(kē)学家们在过(guò)去的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却(què)没有发现任何的有效证据(jù)。除了(le)一(yī)个地方，在(zài)1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往后(hòu)的(de)几百年来，当天文学家们(men)发现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道(dào)出现(xiàn)异(yì)常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他(tā)们就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的(de)轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用万(wàn)有引力定律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成(chéng)就(jiù)的例子(zi)。但是这些发(fā)现(xiàn)都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系(xì)或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测(cè)量后发星系团的质量。这(zhè)是(shì)一个由数千个星系所组成的(de)巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方(fāng)法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定其质量的(de)范围。

第(dì)一(yī)种是获得其"光(guāng)度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数(shù)据是测(cè)量(liàng)各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质量的(de)计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所(suǒ)存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系(xì)团中很多星(xīng)系的(de)速度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是(shì)无法将它(tā)们束缚在星(xīng)系团(tuán)内(nèi)的，它(tā)们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据(jù)此，兹(zī)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(guāng)、反射光，但(dàn)是(shì)它们却(què)占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝(jué)大(dà)部(bù)分的(de)质量。只是(shì)当时的人(rén)们对(duì)这样的一(yī)种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才(cái)再一次出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运(yùn)动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在(zài)其轨道(dào)上的(de)运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他们观测的(de)结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎(hū)保(bǎo)持(chí)不(bù)变。可是(shì)根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系(xì)当中如果没有足够大(dà)的质量来吸(xī)引它(tā)们(men)，这些外围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使用(yòng)一(yī)种相对(duì)标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家(jiā)们通过射电望远镜测量了(le)距离(lí)星系中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢元素，发现它(tā)们(men)的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不(bù)例(lì)外(wài)，太(tài)阳(yáng)系位于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计(jì)算，太阳系的运行(xíng)速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生(shēng)以(yǐ)上这种向心加速度的(de)原因(yīn)很可(kě)能就是存在着一(yī)种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的(de)研究人员开(kāi)始(shǐ)相(xiāng)信暗物(wù)质的(de)存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质(zhì)量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新(xīn)的研究(jiū)当中，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在(zài)的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河(hé)系(xì)的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在(zài)暗物(wù)质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离(lí)析。但(dàn)是(shì)科学家们使用最(zuì)先(xiān)进(jìn)的(de)望远镜对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒(héng)星运动是(shì)可(kě)以用正常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那(nà)么又(yòu)有人(rén)提(tí)出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了暗物(wù)质(zhì)的(de)假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能(néng)就(jiù)是人类对引力(lì)的理解还不够全(quán)面，引力很可(kě)能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这(zhè)意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它(tā)们(men)的轨道(dào)，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力(lì)之间的(de)相互作用(yòng)则是不(bù)同的(de)方式。对于在(zài)星系(xì)团之间(jiān)的相互(hù)作用(yòng)，科学(xué)家还引入了外部(bù)场效(xiào)应的(de)概念(niàn)，指的是在(zài)数百万光年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的(de)效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对(duì)现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗(àn)物质存在的其他(tā)的理论证据，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿(yì)光年的子弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样的星团，它(tā)们大部(bù)分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相(xiāng)互(hù)作用(yòng)就会导致温度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团(tuán)大(dà)部(bù)分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区(qū)域。那(nà)么(me)我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张xl是多大码的衣服 xl可以穿到多少斤(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们(men)可以明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实(shí)这些星系(xì)本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出(chū)了(le)什么问题(tí)，而(ér)是这样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球(qiú)上(shàng)的观测者之间。被一(yī)个(gè)质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是引力(lì)透(tòu)镜效(xiào)应(yīng)。这个巨(jù)大(dà)的天体可能是(shì)超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人(rén)们对子弹星(xīng)系(xì)团观(guān)测的(de)时候，发现它的大(dàxl是多大码的衣服 xl可以穿到多少斤)质量区(qū)域并不是在中间，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质(zhì)量(liàng)气体(tǐ)被卡在了(le)中间，暗物(wù)质则(zé)直接(jiē)通过(guò)了这(zhè)个区域，并在两边形成了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹星系团(tuán)的引力(lì)透镜研(yán)究也(yě)被认(rèn)为是暗物质存(cún)在(zài)的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上(shàng)留下了各(gè)相同性的(de)微波辐射。其中红色的部(bù)分表示xl是多大码的衣服 xl可以穿到多少斤温度较高的(de)区域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较(jiào)冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分(fēn)离后的二值图像进行连通(tōng)域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，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(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多(duō)不同(tóng)的观测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其(qí)他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力(lì)来(lái)相互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这(zhè)种粒(lì)子(zi)的存在(zài)，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什(shén)么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的(de)假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标(biāo)粒子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人(rén)类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不(bù)到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却没有任何(hé)实质性的发(fā)现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利的(de)格兰萨索山(shān)，隶(lì)属于(yú)阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉(mài)。

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

自(zì)1997年以来(lái)，这里的(de)科学家声称(chēng)观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率会(huì)在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在20年(nián)当中每(měi)年都是一样(yàng)。一(yī)些科(kē)学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性(xìng)的年度(dù)信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系(xì)进行(xíng)移(yí)动，那么如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(zài)穿越着(zhe)暗物质流，这个过(guò)程中会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在(zài)6月份(fèn)的(de)时候，地球与太(tài)阳的(de)方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到的周期(qī)性信(xìn)号(hào)。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造(zào)成这种年(nián)度(dù)周期(qī)信号的(de)差异也可(kě)能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又(yòu)在南(nán)半球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的(de)实(shí)验室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流的(de)运动特征和第(dì)一个(gè)实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得(dé)到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物(wù)质(zhì)所存在的(de)非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法(fǎ)提(tí)供相(xiāng)应的数据(jù)支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能(néng)拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那么(me)遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落(luò)的行星上(shàng)，暗(àn)物(wù)质正在(zài)通过这样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大(dà)前提是(shì)要(yào)先找到暗物质存在的(de)实际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新(xīn)的动力！

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