宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的(de)证(zhèng)据，科学家(jiā)们(men)在过去的(de)几十年(nián)当中进行了超过(guò)50次的长期实(shí)验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效(xiào)证(zhèng)据(jù)。除(chú)了一个(gè)地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自(zì)然(rán)哲(zhé)学(xué)数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发(fā)表了(le)万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的(de)规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家(jiā)们(men)发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符合万(wàn)有引力(lì)定律的时(shí)候，他(tā)们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定(dìng)有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就(jiù)通过(guò)天王星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算(suàn)并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都是应用万(wàn)有引力(lì)定律所取得(dé)重大天(tiān)文(wén)成就的例子。但是这些(xiē)发(fā)现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗(fú)里茨(cí)兹(zī)威基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被(bèi)引(yǐn)力束缚在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量(liàng)一般会使(shǐ)用到(dào)两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获(huò)得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测(cè)量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系相对于星系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量消失了(le)，或(huò)者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的(de)是(shì)，在测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基(jī)发(fā)现星系团中很(hěn)多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿的运动(dòng)学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质(zhì)量(liàng)所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被(bèi)抛出星系团之外(wài)了，除(chú)非有一(yī)种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样(yàng)部分(fēn)不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是(shì)它们(men)却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人(rén)们对这样的(de)一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的(de)恒星在其轨道(dào)上的(de)运(yùn)行速(sù)度就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测(cè)的结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与(yǔ)中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持(chí)不变。可是(shì)根据牛顿的(de)万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律，在星系当中如果没有足(zú)够(gòu)大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一(yī)种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测(cè)量星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射(shè)电望远(yuǎn)镜测量了(le)距(jù)离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速(sù)度并不符合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也(yě)不(bù)例外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂(bì)之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论(lùn)速度(dù)，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的(de)原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我们(men)看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应(yīng)将星系聚集(jí)在了(le)一起(qǐ)。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越来越多的(de)研究人(rén)员开始相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估(gū)算(suàn)在星系当(dāng)中(zhōng)暗物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是(shì)唯一可以解释这个现象的原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没(méi)有(yǒu)引力(lì)效应的(de)遥远恒星(xīng)之(zhī)间(jiān)，也会出(chū)现速度上的微小差异。另外(wài)，天(tiān)文(wén)学(xué)家(jiā)还发(fā)现了一个反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银(yín)河系的千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须(xū)存在(zài)暗(àn)物(wù)质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中的(de)恒(héng)星运(yùn)动是可以用正(zhèng)常的物质(zhì)和(hé)力学定律来解释的。那(nà)么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有任(rèn)何(hé)星系(xì)存在。造成这些现象(xiàng)的除了(le)暗(àn)物质的假说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度(dù)空间中的(de)工作方式是不同的(de)，这(zhè)意味(wèi)着在(zài)行(xíng)星系尺(chǐ)度(dù)中的(de)天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按(àn)照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则是不同(tóng)的(de)方式。对于在(zài)星系(xì)团之间的相互作(zuò)用，科(kē)学家(jiā)还引(yǐn)入了外(wài)部(bù)场效(xiào)应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会(huì)产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立(lì)，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在(zài)的物理定律进行(xíng)修正，这些(xiē)发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团(tuán)，由两个(gè)碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大(dà)部(bù)分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气体的(de)相互作用就会导致(zhì)温(wēn)度的(de)急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度(dù)大幅(fú)降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质(zhì)量将位于所有这些(xiē)气(qì)体所在的中(zhōng)间区(qū)域(yù)。那么(me)我们通过什么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可(kě)以明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题(tí)，而(ér)是这样极遥远的(de)天体和我们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一个质量超级巨大(dà)的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的(de)东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子(zi)弹星系(xì)团观(guān)测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生(shēng)全部(bù)的碰撞时(shí)，可(kě)被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个(gè)区域(yù)，并在两边(biān)形成了引力(lì)透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的(de)引力(lì)透(tòu)镜研究也(yě)被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的(de)光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留(liú)下了各(gè)相(xiāng)同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间(jiān)的(de)温(wēn)差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学(xué)家们(men)通过对前景背景(jǐng)分离后的二(èr)值图像(xiàng)进行连通(tōng)域提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的(de)测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解(jiě)释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架(jià)，就很好(hǎo)地解释(shì)了(le)很多不同的(de)观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某(mǒu)种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何其(qí)他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过(guò)引力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的(de)存在(zài)，就(jiù)相当于找(zhǎo)到(dào)了暗物质存在的(de)实际证据。这(zhè)种粒(lì)子到底是什么(me)？科学(xué)家们已经(jīng)提(tí)出了(le)数十(shí)种(zhǒng)的假(jiǎ)想(xiǎng)目标(biāo)，而(ér)要(yào)寻找这些不同(tóng)的(de)目(mù)标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不会(huì)与常规物质(zhì)相互(hù)作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却(què)没有任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高的探测(cè)器，一(yī)直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过(guò)了(le)20多年(nián)的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样。一(yī)些科学家认为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物(wù)质存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在(zài)以这(zhè)样的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年(nián)的时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致(zhì)的，而另外(wài)半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一(yī)致，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而(ér)在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际(jì)的情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信号(hào)。当然也可能(néng)有其他(tā)的(de)情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异也可(kě)能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的(de)积雪，甚至(zhì)连意大(dà)利游(yóu)客的数量也(yě)符(fú)合(hé)这个(gè)周(zhōu)期的规律。

所1亿越南盾是富豪吗，越南打工一个月多少钱以(yǐ)，科(kē)学家们又在南半球建立了(le)一(yī)个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节(jié)与之前的实(shí)验(yàn)室正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的信号(hào)，就可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在(zài)的(de)非常有力的(de)证据(jù)了。但是由于这(zhè)个实验(yàn)室(shì)刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还(hái)无法提(tí)供相应的数据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会(huì)发(fā)射(shè)一台新的望远镜(jìng)，这台(tái)太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视(shì)野是(shì)哈(hā)勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天(tiān)体(tǐ)物理(lǐ)中(zhōng)心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生(shēng)命进化的一(yī)个(gè)重要因素。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到(dào)进一步的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质(zhì)会不(bù)会(huì)意(yì)味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质正在通(tōng)过(guò)这样的效应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗(àn)物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持(chí)是我更(gèng)新的动力(lì)！

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