宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科学无法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了寻(xún)找暗物质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们(men)在过去的几十(shí)年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数(shù)学(xué)原理一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动的(de)规律。往后的几百(bǎi)年来，当(dāng)天文学家(jiā)们发现某些天体运(yùn)行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符合(hé)万有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通(tōng)过引力在(zài)摄动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王(wáng)星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现(xiàn)都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例(lì)子。但是(shì)这些(xiē)发(fā)现都是(shì)在(zài)恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系(xì)或者是(shì)星团(tuán)的(de)尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研(yán)究(jiū)和(hé)测(cè)量(liàng)后发星系(xì)团(tuán)的质(zhì)量。这是(shì)一个由(yóu)数千个星(xīng)系(xì)所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中的各个星系(xì)相对于星系团的运动速(sù)度。当测(cè)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“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡(guǐ)异(yì)的(de)是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基(jī)发现星(xīng)系团中很多星系的速度比理论上要快得多(duō)，按(àn)照牛(niú)顿的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量(liàng)所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们(men)早就(jiù)应该被抛出星系团之外了(le)，除非(fēi)有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量(liàng)来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了这(zhè)样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中绝(jué)大部分(fēn)的质量。只是当时的人们(men)对(duì)这样(yàng)的(de)一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女座(zuò)星(xīng)系中(zhōng)的恒(héng)星(xīng)运动(dòng)。理论上来(lái)说(shuō)，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测的结(jié)果(guǒ)却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种相对标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异常(cháng)的结果，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离星系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元(yuán)素(sù)，发现它们(men)的旋转速度(dù)并(bìng)不符合牛(niú)顿的(de)力学定律。我们的(de)太阳(yáng)系也不例外，太(tài)阳系位(wèi)于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可(kě)能就是(shì)存在着(zhe)一(yī)种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物(wù)质(zhì)的(de)引力效应将星(xīng)系聚集在(zài)了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究(jiū)人员(yuán)开始相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质的质量占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以(yǐ)解释这个(gè)现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速(sù)度(dù)上的微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学家(jiā)还(hái)发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对(duì)其(qí)进行了40个(gè)小时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常(cháng)的物质和(hé)力(lì)学定(dìng)律来解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人(rén)提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗物质(zhì)，已经被附(fù)近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物(wù)质(zhì)的假说(shuō)之外，另一种可能(néng)就是人类对引力(lì)的理解(jiě)还不够全面，引力很可(kě)能(néng)在(zài)不同(tóng)尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但(dàn)是(shì)上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作(zuò)用则是不同的(de)方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部场效应的概(gài)念，指的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立(lì)，这意味(wèi)着(zhe)我们需要对现在的(de)物理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这些发(fā)现也让很(hěn)多人认为暗物(wù)质(zhì)假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论(lùn)证据(jù)，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德(dé)理论所没法解释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光(guāng)年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系(xì)团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部分的(de)普通质量(liàng)都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就(jiù)会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质(zhì)量将(jiāng)位于所(suǒ)有这些气体所在的(de)中间区域。那么我们通过什(shén)么来验(yàn)证它的质量区(qū)域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的(de)高清(qīng)照片，在(zài)照片中我们(men)可(kě)以(yǐ)明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实(shí)这些星系本身并不是(shì)真的被(bèi)扭(niǔ)曲(qū)了(le)，也(yě)不(bù)是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出(chū)了(le)什么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们(men)地球上的观测者之间。被一个(gè)质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都(dōu)发生了(le)扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可(kě)能是超(chāo)大质(zhì)量的(de)黑洞或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发(fā)现它(tā)的大质量区(qū)域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释(shì)方法就(jiù)是当星团发(fā)生(shēng)全(quán)部的碰(pèng)撞时，可(kě)被(bèi)观(guān)测到的质量气体被(bèi)卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物(wù)质则直(zhí)接通过(guò)了这个区域，并在两(liǎng)边形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也被认为是(shì)暗物质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了(le)130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留(liú)下了(le)各相(xiāng)同性的(de)微波辐(fú)射(shè)。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行(xíng)连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值(zhí)的(de)幅(fú)度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波(bō)背景(jǐng)辐射(shè)的(de)测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗(àn)物(wù)质(zhì)比(bǐ)例是一(yī)非常漂亮英文怎么写单词，非常漂亮英文怎么写怎么读致的。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地(dì)解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他(tā)的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到(dào)这种粒子(zi)的(de)存在，就(jiù)相(xiāng)当(dāng)于找到了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这些(xiē)不同的目标粒(lì)子所需要的实(shí)验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而(ér)且在20年(nián)当(dāng)中每年都(dōu)是(shì)一样。一(yī)些科学家认为这可能是(shì)人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么(me)暗(àn)物质会产生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系正在(zài)以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕(rào)着(zhe)银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的(de)方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地(dì)球(qiú)与太(tài)阳的方向正(zhèng)好达到完全一(yī)致(zhì)，这(zhè)是理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际(jì)的(de)情况中(zhōng)，太(tài)阳系(xì)相对(duì)银(yín)河(hé)系的(de)平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测(cè)到(dào)的(de)周期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号的(de)差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上(shàng)的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之前的实(shí)验室正好相(xiāng)反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个(gè)实(shí)验室是(shì)一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在(zài)这(zhè)里可以得(dé)到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗(àn)物(wù)质所存在的非(fēi)常有力的证据了(le)。但(dàn)是由于这个(gè)实验室刚刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无(wú)法提供(gōng)相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的(de)宽视(shì)场仪(yí)器(qì)提供的(de)视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼(màn)太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜其中一(yī)个(gè)关键的用途(tú)就是探索暗(àn)物质背后的奥(ào)秘，对(duì)于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种神(shén)秘(mì)的(de)效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应(yīng)，会支(zhī)持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论(lùn)得到进一步的(de)证实，那么遍(biàn)布(bù)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质(zhì)会不(bù)会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前提是要(yào)先找到(dào)暗物质存在的实(shí)际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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