宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的证据，科学家们(men)在过去的几(jǐ)十年当中进行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年出(chū)版的(de)自然哲学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动(dòng)的(de)规律。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文学(xué)家们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶(yé)就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并(bìng)且发(fā)现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用(yòng)万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重大(dà)天文成就(jiù)的(de)例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理学(xué)家弗(fú)里茨(cí)兹(zī)威基正在(zài)研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大(dà)星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方(fāng)法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个(gè)星系的(de)光度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系(xì)团的运动速度(dù)。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力(lì)学(xué)质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或(huò)者说(shuō)这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速(sù)度的过程中，兹威(wēi)基发(fā)现星系团中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多(duō)，按照牛(niú)顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们(men)束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出(chū)星系(xì)团(tuán)之外了(le)，除非(fēi)有一种神秘的(de)力量在起作用，这种力(lì)量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的(de)物质。

据此，兹维基提出(chū)了(le)这样部分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们(men)却占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的(de)质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对(duì)这样的一种说(shuō)法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再一次出(chū)现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在(zài)观(guān)测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中心(xīn)越远的(de)恒星在其轨道(dào)上的(de)运行速度(dù)就会越(yuè)慢。但是(shì)他们(men)观测的结(jié)果却让人感到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距(jù)离的(de)增加，恒(héng)星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力定律，在星(xīng)系当中如(rú)果(guǒ)没有足(zú)够大的质量来吸(xī)引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基(jī)于这(zhè)种现(xiàn)象(xiàng)，科学(xué)家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解释暗(àn)物质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离(lí)星系(xì)中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异常(cháng)的(de)结果(guǒ)，就认(rèn)为是由暗(àn)物(wù)质(zhì)的力(lì)量(liàng)进(jìn)入(rù)其中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的(de)力(lì)学定律。我们的太(tài)阳(yáng)系(xì)也不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的运行速(sù)度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这(zhè)种向心加速度的原因很(hěn)可(kě)能就是存在着(zhe)一种(zhǒng)我们(men)看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的(de)速(sù)度(dù)，估算(suàn)在星系(xì)当中暗物(wù)质的(de)质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可(kě)以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科学(xué)家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没有引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现(xiàn)了一个(gè)反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地(dì)球大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量却只有(yǒu)银河(hé)系(xì)的千(qiān)分之一(yī)。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的详细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的(de)恒星运动是(shì)可以用(yòng)正常的物质和力(lì)学定律来(lái)解释(shì)的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附近的另一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间(jiān)中的(de)工(gōng)作(zuò)方式(shì)是(shì)不同的，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方(fāng)式运(yùn)动。但是上升到(dào)星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系(xì)团(tuán)之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部(bù)场效应(yīng)的概念，指的是在数(shù)百万(wàn)光年(nián)的规模(mó)上，巨(jù)大的(de)质量之间会产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意(yì)味着我们需要对现在的(de)物理定律进行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多(duō)人认为暗物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存(cún)在的(de)其他的理论证(zhèng)据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没(méi)法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光(guāng)年(nián)的(de)子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分的(de)普(pǔ)通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用(yòng)就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大(dà)部(bù)分(fēn)的质量将位于所有这些气体所在(zài)的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过(guò)什么来验证它的质量区域到底是不(bù)是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照片中我们(men)可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系(xì)本(běn)身并(bìng)不(bù)是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什(shén)么(me)问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的(de)天体和(hé)我们(men)地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大的天体可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大(dà)质量(liàng)区域并(bìng)不是在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部(bù)的为什么风流女人看指甲(de)碰撞时(shí)，可被观(guān)测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗(àn)物质存在的(de)迄(qì)今为止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间背(bèi)景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来(lái)不应该是这(zhè)样的(de)，而随着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解(jiě)释(shì)星系当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子(zi)，它(tā)们不参(cān)与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了(le)暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到底是什么(me)？科学家们已经提出(chū)了数十(shí)种的假想目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎不会与常(cháng)规物(wù)质相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行了超过50次(cì)的实(shí)验(yàn)，却没(méi)有任何(hé)实质(zhì)性的发(fā)现，除了一个(gè)地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上最大的地学(xué)实(shí)验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的(de)探测器，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了(le)某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗(àn)物质(zhì)的(de)第(dì)一个直接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那(nà)么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个(gè)过(guò)程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外(wài)半(bàn)年(nián)则(zé)与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好达(dá)到完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗(àn)物质流(liú)最快的时(shí)段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相(xiāng)对银(yín)河系的(de)平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这可以用(yòng)来(lái)解释(shì)，研究(jiū)人员们所观(guān)测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游客的数量也符(fú)合这个周期(qī)的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南半(bàn)球建立了(le)一(yī)个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与(yǔ)之前的(de)实(shí)验室(shì)正(zhèng)好(hǎo)相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流(liú)的运动(dòng)特征和第一个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的(de)信号(hào)，就(jiù)可(kě)以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存(cún)在的非常有力(lì)的证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数据(jù)支持(chí)。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)镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃(bó)望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的(de)视野是哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我们只能拭目以(yǐ)待(dài)了。费米实验室粒子天(tiān)体物(wù)理中心的科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理论(lùn)得到(dào)进一(yī)步的(de)证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人(rén)类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的行星上，暗(àn)物(wù)质正在通过这样的效应(yīng)创造(zào)生命(mìng)。当然，这(zhè)些(xiē)推论的(de)大前提是要(yào)先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据(jù)。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们(men)觉得暗(àn)物质(zhì)到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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