宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的(de)？为何会(huì)存(cún)在科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什(shén)么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十(shí)年(nián)当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学原理一(yī)书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动(dòng)的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符合(hé)万有引(yǐn)力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未(wèi)知的(de)天体通过引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道(dào)的(de)异常(cháng)，推算并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文(wén)成(chéng)就(jiù)的例子。但是(shì)这(zhè)些(xiē)发现都(dōu)是(shì)在恒(héng)星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度(dù)，事情就开(kāi)始(shǐ)变得(dé)诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一个由数(shù)千个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团(tuán)，这些星系(xì)被引力(lì)束缚在(zài)一起。测(cè)量星(xīng)系团的(de)质量一(yī)般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二(èr)种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的(de)计(jì)算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中的各个星系(xì)相对于(yú)星(xīng)系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质(zhì)量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的(de)400倍。这意(yì)味着，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了(le)，或(huò)者说这99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量速度的(de)过程中，兹(zī)威基(jī)发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们(men)束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系(xì)团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提(tí)出了(le)这样部(bù)分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发(fā)散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行速度就(jiù)会(huì)越慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的(de)质(zhì)量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标准的(de)方(fāng)法来(lái)解释暗物质的存在(zài)，这种方(fāng)法就是(shì)测量星系当(dāng)中气(qì)体在(zài)X轴上距(jù)离星系中心(xīn)的距离(lí)，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果出现异(yì)常(cháng)的(de)结果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们(men)通(tōng)过射电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例(lì)外，太阳(yáng)系位(wèi)于银(yín)河系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行(xíng)计(jì)算，太(tài)阳系的运行速度(dù)应该(gāi)是160千米玛丽黛佳是哪个国家的品牌，玛丽黛佳是什么档次/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很可能就(jiù)是存在着一种我们看(kàn)不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质的引(yǐn)力(lì)效(xiào)应(yīng)将星(xīng)系聚集在了(le)一(yī)起。

也(yě)是从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物(wù)质的存(cún)在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的(de)质量占整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释(shì)这个现象的原因(yīn)。在一(yī)项新的研(yán)究当中，科学家(jiā)们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会出(chū)现速度上的微(wēi)小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数(shù)量却只有银河系的千(qiān)分(fēn)之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必(bì)须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们(men)使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜对(duì)其(qí)进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量之(zhī)后，发现星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也(yě)许该(gāi)星(xīng)系(xì)的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它的(de)附(fù)近没有任何星(xīng)系存在。造(zào)成这(zhè)些现(xiàn)象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是(shì)人类对(duì)引(yǐn)力的(de)理解(jiě)还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同的(de)，这意味着在行星系尺度(dù)中的(de)天体(tǐ)会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运(yùn)动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系团之(zhī)间的(de)相互作用(yòng)，科学家(jiā)还(hái)引(yǐn)入了外部(bù)场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨(jù)大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意味着我们需(xū)要对现(xiàn)在的物理定律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发(fā)现(xiàn)也(yě)让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于(yú)暗物质(zhì)存在(zài)的其他的理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所(suǒ)没法(fǎ)解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用(yòng)就会导(dǎo)致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速(sù)度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质(zhì)量(liàng)将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间区域(yù)。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量区(qū)域到底(dǐ)是不是(shì)集(jí)中在中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第(dì)一张全彩的(de)高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地(dì)看到很(hěn)多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和(hé)我(wǒ)们地球(qiú)上的观(guān)测(cè)者之间。被一个质量超级(jí)巨大的(de)天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量的东西的(de)引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人(rén)们对子弹星(xīng)系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观(guān)测(cè)到(dào)的质(zhì)量(liàng)气体被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗(àn)物(wù)质存在的(de)迄今为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的微波辐(fú)射(shè)。其中红色(sè)的部分表示温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温(wēn)差只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前(qián)景背景分离后的二值(zhí)图(tú)像进行连(lián)通域提(tí)取和标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这(zhè)样的，而随(suí)着暗物(wù)质的增加，一(yī)些峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测(cè)量值，我们需要(yào)的暗(àn)物质大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需(xū)要(yào)的(de)暗物质(zhì)比例(lì)是(shì)一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解(jiě)释了很多(duō)不同的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当(dāng)中存(cún)在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子(zi)，它们不(bù)参(cān)与(yǔ)任何(hé)其他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来(lái)相互作(zuò)用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到这(zhè)种粒子的存在(zài)，就(jiù)相当(dāng)于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到(dào)底是(shì)什么？科学家们已经提(tí)出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方式(shì)也不相同。在过(guò)去的(de)几十年(nián)当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸(mō)不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常玛丽黛佳是哪个国家的品牌，玛丽黛佳是什么档次规(guī)物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次(cì)的(de)实(shí)验(yàn)，却(què)没有(yǒu)任(rèn)何实(shí)质性的发现(xiàn)，除了(le)一个地方，意大利的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶(lì)属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子(zi)的(de)周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了(le)某种信号(hào)。经过了(le)20多年的数据收集，人(rén)们(men)发现(xiàn)了一个有趣的(de)事(shì)情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第(dì)一个直(zhí)接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这样的(de)速(sù)度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这个过(guò)程中(zhōng)会(huì)产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地球(qiú)围绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳环绕银(yín)河(hé)系的(de)方向是一致的，而(ér)另外半年则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地(dì)球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平(píng)面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认(rèn)为这可以(yǐ)用(yòng)来解释(shì)，研究(jiū)人(rén)员们所(suǒ)观测到的周期性信号(hào)。当(dāng)然也可能有其他的(de)情况，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的(de)数量也符合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立(lì)了一个几乎(hū)相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的(de)实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动特征和(hé)第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗(àn)物质所存(cún)在的(de)非常(cháng)有力的证据了。但是由(yóu)于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供(gōng)相(xiāng)应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发(fā)射一台(tái)新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同(tóng)，但它的(de)宽视场仪器(qì)提(tí)供的(de)视(shì)野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是(shì)探(tàn)索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结果，我(wǒ)们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒子天体物(wù)理(lǐ)中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化(huà)的(de)一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步(bù)的(de)证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过(guò)这样的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存(cún)在的实际证据(jù)。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞(zàn)，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的动力！

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