宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为(wèi)何(hé)会存在(zài)科(kē)学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学(xué)家们在过(guò)去的几十年(nián)当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期实(shí)验，但是(shì)却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自(zì)然哲学(xué)数(shù)学原理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几(jǐ)百年来(lái)，当天文学(xué)家(jiā)们(men)发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符合万有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们就(jiù)会知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引(yǐn)力(lì)在摄动它(tā)的(de)轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年2022年非诚勿扰官网报名方式，相亲节目报名入口，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥(míng)王(wáng)星的发(fā)现都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子(zi)。但(dàn)是(shì)这些发(fā)现都是在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们(men)上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家弗(fú)里茨兹威基正在研究和(hé)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星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一(yī)般会(huì)使用(yòng)到两种方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围(wéi)。

第一种是获得(dé)其"光(guāng)度学的质量"，需要(yào)的数(shù)据是测量各个(gè)星(xīng)系的光度(dù)。

第二(èr)种(zhǒng)是动力学质量的计(jì)算，是利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系(xì)团中的各个星系(xì)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(le)，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失(shī)了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并不(bù)以可(kě)见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在(zài)测量(liàng)速度(dù)的过程中，兹(zī)威基发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星系(xì)的质(zhì)量(liàng)所产生的引力是无法将它(tā)们束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星系(xì)团之(zhī)外了，除非2022年非诚勿扰官网报名方式，相亲节目报名入口(fēi)有(yǒu)一种神秘(mì)的力量在起作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分(fēn)不(bù)可见的(de)暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再一次(cì)出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观(guān)测(cè)仙女座星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上(shàng)来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大(dà)的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基(jī)于(yú)这种现象，科(kē)学(xué)家们会使用一(yī)种相对标准的方(fāng)法来解释暗(àn)物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗(àn)物质的力(lì)量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通(tōng)过射(shè)电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的(de)力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的(de)运行(xíng)速度(dù)应该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)银(yín)河系(xì)旋转，这个(gè)实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上(shàng)这种向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可能(néng)就是(shì)存在着一种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是这些(xiē)暗物质的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从(cóng)这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究人(rén)员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远(yuǎn)恒(héng)星(xīng)之间，也(yě)会出现速度上的(de)微小差异。另外(wài)，天文学家还发(fā)现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河系不(bù)多，但是星系当(dāng)中存在的(de)恒星(xīng)数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析(xī)。但是科学家们使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以(yǐ)用正常(cháng)的物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人(rén)提(tí)出，也许该星系(xì)的(de)暗物质，已经被附近的(de)另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成(chéng)这(zhè)些(xiē)现象的除了暗物质的(de)假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就是(shì)人类对引力的理解还不(bù)够全(quán)面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着(zhe)在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们(men)所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在(zài)星系团之间的相互(hù)作用，科学家还引入了(le)外部场效应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产生(shēng)对彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在(zài)的(de)物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物(wù)质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论所没法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际(jì)气体(tǐ)的相互作用(yòng)就会导(dǎo)致温(wēn)度(dù)的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，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。那(nà)么我们通过什么(me)来验证(zhèng)它的质量(liàng)区(qū)域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中(zhōng)第(dì)一(yī)张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实(shí)这些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么(me)问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和(hé)我们(men)地球上的观测者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的(de)黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所以当人(rén)们(men)对子弹星系团观(guān)测的(de)时候，发现它的(de)大质量(liàng)区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以最好的(de)解释方法就是(shì)当星团发生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可被观(guān)测(cè)到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个(gè)区域，并在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(bèi)认为是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为止最好的(de)理论(lùn)证据。

除(chú)此之外，还(hái)有来自(zì)宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间(jiān)背景上(shàng)留下(xià)了各相同(tóng)性的微波辐射(shè)。其中红色(sè)的部分(fēn)表(biǎo)示温度较高(gāo)的(de)区域，蓝色(sè)则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对前景(jǐng)背景分离后的(de)二(èr)值图(tú)像进行连通域(yù)提取和标记(jì)之后(hòu)发(fā)现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射(shè)的测(cè)量值，我们需要的(de)暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例(lì)是一致的(de)。这就意(yì)味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他(tā)的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力来相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒(lì)子(zi)的存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质(zhì)存在的实(shí)际证据(jù)。这种粒子到(dào)底是什么(me)？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想目(mù)标，而要(yào)寻找这(zhè)些不同的目标粒子所(suǒ)需要的(de)实验方(fāng)式(shì)也不相同。在(zài)过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性(xìng)的(de)发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地(dì)下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地学实(shí)验室(shì)，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测(cè)器，一直致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的(de)科(kē)学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们(men)发(fā)现了一个有趣的(de)事情。探测率会(huì)在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的(de)第一个直(zhí)接证据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们(men)讲了(le)太(tài)阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我们也(yě)在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而另(lìng)外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的(de)时候，地(dì)球与太阳的(de)方向正好(hǎo)达到完全一(yī)致，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合(hé)这个周期(qī)的(de)规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球建立了一(yī)个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物(wù)质所存(cún)在的非常(cháng)有力的证据了。但(dàn)是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜(jìng)其(qí)中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的结(jié)果，我(wǒ)们(men)只能(néng)拭目(mù)以待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体(tǐ)物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的(de)一(yī)个重(zhòng)要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星(xīng)上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通过这(zhè)样的(de)效应(yīng)创造(zào)生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的(de)大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质(zhì)存在的(de)实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物质到底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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