宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科(kē)学无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行(xíng)了超过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没有发现任何(hé)的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文学(xué)家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合(hé)万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现(xiàn)都是应(yīng)用万有引力(lì)定律(lǜ)所取(qǔ)得(dé)重大(dà)天文成(chéng)就(jiù)的例子(zi)。但(dàn)是这些发现都是在恒星(xīng)系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和(hé)测量后发星系(xì)团(tuán)的质量(liàng)。这是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力(lì)束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数据是(shì)测(cè)量(liàng)各个星系(xì)的光度。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量的(de)计算(suàn)，是(shì)利用光谱红(hóng)移测量星系团中(zhōng)的各(gè)个(gè)星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟(jìng)然是(shì)“光度学质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存在(zài)，我们无(wú)法看(kàn)到(dào)。最诡(guǐ)异的是(shì)，雪燕只泡了三四个小时可以煮吗，泡发好的雪燕一般煮多长时间在测量(liàng)速(sù)度(dù)的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)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(xīng)系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的(de)力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了(le)这样部分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的质量(liàng)。只是当时的人(rén)们对这样的(de)一种说(shuō)法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎(hū)保持不(bù)变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种相对标准的(de)方(fāng)法来解释暗物质的(de)存在(zài)，这种方法就是测量星(xīng)系当(dāng)中气(qì)体在(zài)X轴上距离星系中(zhōng)心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的(de)结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元(yuán)素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银(yín)河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力(lì)定律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因很可(kě)能就是存在(zài)着一(yī)种我们看不到的(de)物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物质的(de)存在(zài)。科(kē)学家根据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估(gū)算在(zài)星系(xì)当中暗(àn)物质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可(kě)以解(jiě)释这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几乎(hū)没有引力效(xiào)应的遥远恒(héng)星(xīng)之间，也(yě)会出现速度上的微(wēi)小差(chà)异。另外(wài)，天文(wén)学家还(hái)发(fā)现了一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的(de)恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科学(xué)家(jiā)们(men)使用最先进的望远镜对其(qí)进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的(de)物质和力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的相互作(zuò)用(yòng)则是(shì)不同的(de)方式。对于(yú)在星(xīng)系团之间(jiān)的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应(yīng)的概念(niàn)，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光(guāng)年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要对(duì)现在的(de)物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终结。但是(shì)在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存(cún)在(zài)的(de)其他(tā)的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的(de)星系团所组成，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系的气(qì)体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发(fā)生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际气(qì)体的相互作(zuò)用就会导(dǎo)致温(wēn)度(dù)的急(jí)剧升高，速(sù)度(dù)大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的(de)质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什(shén)么来雪燕只泡了三四个小时可以煮吗，泡发好的雪燕一般煮多长时间验证它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不是集中(zhōng)在(zài)中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传(chuán)回了(le)宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在(zài)照(zhào)片中我们可以明(míng)显地(dì)看到很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观(guān)测者之间。被(bèi)一个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的(de)东西的引力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星系(xì)的光(guāng)都发生(shēng)了(le)扭曲(qū)。这(zhè)个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的(de)天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人(rén)们对(duì)子弹星系团观(guān)测的时(shí)候，发现它的(de)大质量(liàng)区域并不(bù)是在中间，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解(jiě)释(shì)方法(fǎ)就(jiù)是当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质量(liàng)气(qì)体(tǐ)被卡(kǎ)在(zài)了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则(zé)直接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的引力(lì)透镜(jìng)研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们(men)之(zhī)间的温差(chà)只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过(guò)对前(qián)景背景分(fēn)离后(hòu)的二(èr)值图像进行(xíng)连(lián)通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形看(kàn)起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质(zhì)大雪燕只泡了三四个小时可以煮吗，泡发好的雪燕一般煮多长时间约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星系当中恒星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了(le)一个(gè)简单的(de)理论框架，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类(lèi)型的粒子，它(tā)们(men)不(bù)参(cān)与任何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引(yǐn)力来(lái)相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们(men)已(yǐ)经提出(chū)了数十(shí)种的(de)假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需要(yào)的实验方式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人(rén)类为(wèi)了寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常规物质(zhì)相互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何实(shí)质(zhì)性的发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实(shí)验室，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声(shēng)称观测到(dào)了某(mǒu)种信(xìn)号。经过了20多年(nián)的数(shù)据收集，人们发现了(le)一个(gè)有趣(qù)的(de)事情(qíng)。探(tàn)测率(lǜ)会在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年(nián)都是一样。一些科(kē)学家认为这可能是(shì)人类发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性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太(tài)阳(yáng)系(xì)正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着(zhe)银(yín)河系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向与太(tài)阳(yáng)环绕银(yín)河系(xì)的方向是一(yī)致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一(yī)致，这是理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这(zhè)个理论的有效(xiào)性。

因此科学家(jiā)认为这(zhè)可(kě)以(yǐ)用来(lái)解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期(qī)信(xìn)号的差异也可能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客(kè)的数量也符合这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在(zài)南半球建立了一(yī)个几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相(xiāng)反，而(ér)在(zài)这里，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得(dé)到相同(tóng)的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗(àn)物(wù)质所(suǒ)存在的(de)非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前(qián)还无法提供相应的(de)数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提(tí)供的(de)视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键(jiàn)的用途就是(shì)探(tàn)索(suǒ)暗(àn)物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于(yú)探测(cè)的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以待了。费米实(shí)验室(shì)粒子天体物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能(néng)拥有另(lìng)一种神(shén)秘(mì)的效应，这(zhè)种暗物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一(yī)理论得到进一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味(wèi)着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的(de)行星(xīng)上，暗(àn)物质正在(zài)通(tōng)过这(zhè)样的效应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的大前提是(shì)要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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