宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常，不符合(hé)万有引力(lì)定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力定律所取得重大天文成就的(de)例子。但是这些发(fā)现都(dōu)是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量(liàng)后(hòu)发(fā)星(xīng)系(xì)团的(de)质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系(xì)团(tuán)的质量一般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方(fāng)法结(jié)果一致，就(jiù)可以确定其质量的(de)范围(wéi)。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质量"，需(xū)要的(de)数据是测量(liàng)各个星系的(de)光度。

第二种是动(dòng)力学(xué)质量的计(jì)算，是(shì)利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)的各(gè)个星系(xì)相对于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式(shì)所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得(dé)多(duō)，按(àn)照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量(liàng)所产生的(de)引力(lì)是无法将它们(men)束缚在星系团内的(de)，它们(men)早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除(chú)非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部(bù)分不可(kě)见的暗(àn)质(zhì)，它不发(fā)散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次(cì)出现(xiàn)。天文(wén)学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在(zài)观(guān)测仙(xiān)女座星系中的恒星运动(dòng)。理论(lùn)上(shàng)来(lái)说，距离中心越(yuè)远的恒星(xīng)在其轨道上的(de)运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随(suí)着与中(zhōng)心(xīn)距离(lí)的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当(dāng)中如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一(yī)种相对标准的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系(xì)当中气体在X轴上距离星(xīng)系(xì)中心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如(rú)果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物(wù)质的力量(liàng)进入(rù)其(qí)中(zhōng)。

于(yú)是(shì)科学家(jiā)们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心更(gèng)远距离的(de)氢元(yuán)素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度并不符(fú)合牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系位于银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定律进(jìn)行(xíng)计(jì)算，太阳(yáng)系(xì)的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度(dù)远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向(xiàng)心加速度(dù)的原(yuán)因很可能就是存(cún)在着一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时(shí)开始，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗(àn)物(wù)质的(de)存在。科(kē)学家根据星系(xì)外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的(de)质量(liàng)占整个星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是(shì)唯一可以解(jiě)释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的(de)研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会(huì)出现速(sù)度上的微(wēi)小差(chà)异。另(lìng)外，天文学(xué)家还发现了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的(de)恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在(zài)理论(lùn)上(shàng)，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析(xī)。但(dàn)是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进(jìn)的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是(shì)可(kě)以用正常的物质和(hé)力学(xué)定律来解释的(de)。那么(me)又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附(fù)近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附(fù)近没有任(rèn)何星系(xì)存在。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了暗物质的(de)假说之外，另一种可(kě)能就是人类(lèi)对引力的(de)理解还不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式(shì)是不同(tóng)的，这(zhè)意味着(zhe)在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。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作(zuò)用则(zé)是(shì)不同的(de)方(fāng)式。对于在星系(xì)团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的(de)概念(niàn)，指的是在(zài)数百万(wàn)光年(nián)的规模(mó)上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行昆仑山在哪个省哪个市，昆仑山在哪个省哪个市哪个县(xíng)修正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多人(rén)认(rèn)为暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗(àn)物质存(cún)在的其(qí)他的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的星团(tuán)，它(tā)们大部分(fēn)的普通质量都在星(xīng)系(xì)的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度(dù)的急剧升高(gāo)，速度(dù)大(dà)幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的质量将位于(yú)所有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到(dào)底是不是集(jí)中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并不(bù)是真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个(gè)质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨(jù)大的(de)天体可能是(shì)超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当(昆仑山在哪个省哪个市，昆仑山在哪个省哪个市哪个县dāng)人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大(dà)质量区(qū)域并不是(shì)在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是(shì)当星团发(fā)生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在(zài)了(le)中间(jiān)，暗(àn)物质(zhì)则直接通(tōng)过了这(zhè)个区域，并(bìng)在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在(zài)的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之一(yī)。

科(kē)学家们通过(guò)对前景背景(jǐng)分离(lí)后(hòu)的二值图像进行(xíng)连通域提取和标记之(zhī)后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当(dāng)中没(méi)有暗(àn)物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应(yīng)该是这(zhè)样的(de)，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当(dāng)中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很好地解释(shì)了很多不同(tóng)的(de)观测结果。而暗(àn)物质(zhì)的本(běn)质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着某(mǒu)种类型(xíng)的(de)粒子，它们(men)不参与任(rèn)何其(qí)他的电磁(cí)作用，只通过(guò)引力来相互作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么(me)？科学家们(men)已经提出(chū)了数(shù)十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的(de)目标粒(lì)子所(suǒ)需要的(de)实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处(chù)的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称(chēng)观测到了(le)某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了(le)20多(duō)年的数据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在(zài)每年(nián)的6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到最低(dī)，而(ér)且(qiě)在20年(nián)当中每年都是一样(yàng)。一些科(kē)学家(jiā)认为这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生(shēng)周(zhōu)期(qī)性的年(nián)度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳(yáng)系正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银(yín)河系(xì)进行移(yí)动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越(yuè)着(zhe)暗(àn)物质流，这个过程中会(huì)产生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时(shí)地球又(yòu)以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地(dì)球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全(quán)一致，这(zhè)是(shì)理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最(zuì)慢值。尽管在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系的平(píng)面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来解释，研(yán)究人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然(rán)也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度周期(qī)信号的(de)差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的(de)水分(fēn)、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游客(kè)的数量也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同(tóng)的实(shí)验室，这(zhè)里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反(fǎn)，而在(zài)这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动(dòng)特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的(de)非常有力的(de)证据了。但(dàn)是由(yóu)于这(zhè)个(gè)实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器提供的视野(yě)是哈(hā)勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背(bèi)后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀(pò)和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(yǒu)另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一(yī)个(gè)重要(yào)因素。

如果这一(yī)理论得到进(jìn)一步的证实，那(nà)么(me)遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物(wù)质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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