宇宙是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无法(fǎ)解释(shì)的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么(me)？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物(wù)质(zhì)存在的(de)证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的(de)长期(qī)实(shí)验，但是却没(méi)有发现任(rèn)何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自(zì)然(rán)哲(zhé)学数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学(xué)家们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万(wàn)有引力定律的(de)时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现(xiàn)都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们上升到星(xīng)系或者是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量(liàng)后发星系团的(de)质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的(de)巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚(fù)在(zài)一起。测量星(xīng)系团的质量一(yī)般(bān)会使用到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法(fǎ)结(jié)果一致，就可以确(què)定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力(lì)学(xué)质量的计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中的各个(gè)星系相对于星(xīng)系团的运动速(sù)度。当(dāng)测(cè)量结果出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发(fā)现星系团(tuán)中(zhōng)很多星系的速度比理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的引力(lì)是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系团内(nèi)的，它(tā)们早就应该被抛(pāo)出星(xīng)系团之外了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的(de)力量在(zài)起作用(yòng)，这种力量来(lái)源(yuán)于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了这样部分不(bù)可(kě)见的暗(àn)质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却(què)占据着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)绝(jué)大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时(shí)的人们对(duì)这(zhè)样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次(cì)出现。天(tiān)文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在(zài)其(qí)轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎(hū)保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大的质量来(lái)吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使用(yòng)一(yī)种相对(duì)标准的方(fāng)法来(lái)解释(shì)暗物(wù)质(zhì)的(de)存(cún)在，这(zhè)种方(fāng)法就(jiù)是(shì)测(cè)量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及(jí)在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常(cháng)的(de)结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入其中。

于(yú)是科学家们通过(guò)射电(diàn)望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距(jù)离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的(de)旋转速度并不符合牛顿(dùn)的(de)力学定(dìng)律(lǜ)。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年，根据(jù)万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计(jì)算，太(tài)阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个(gè)实际速(sù)度远远大于理(lǐ)论速(sù)度，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原因很可(kě)能就(jiù)是存在着一种我们看(kàn)不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的(de)研(yán)究(jiū)人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据(jù)星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是(shì)唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学家还发现了(le)一个(gè)反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河(hé)系的(de)千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析(xī)。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学(xué)定律来解释的。那么(me)又有人提(tí)出(chū)，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物(wù)质(zhì)，已经被(bèi)附(fù)近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪(guài)的(de)是，它的(de)附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能(néng)在不同(tóng)尺度空间中的(de)工(gōng)作方式是不同的，这(zhè)意味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中的天体会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是(shì)上升(shēng)到星系(xì)和星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相(xiāng)互作(zuò)用，科学家还引入了外部场效应的(de)概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的(de)质(zhì)量之(zhī)间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味着我们需要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让(ràng)很(hěn)多人认为暗物(wù)质假说(shuō)理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的(de)其(qí)他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似(shì)这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部(bù)分的普通(tōng)质(zhì)量都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那(nà)么(me)我们通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中我们可(kě)以明显地(dì)看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出了什么问题(tí)，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测者(zhě)之间(jiān)。被一(yī)个(gè)质(zhì)量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西(xī)的引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个(gè)现象就(jiù)是引力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天(tiān)体可(kě)能是超大质(zhì)量(liàng)的黑洞或者是(shì)暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观(guān)测(cè)到的(de)质量气(qì)体如来佛祖最怕的一个人，如来佛祖的克星是谁被卡在了(le)中间，暗物质则直接通过(guò)了(le)这个(gè)区域(yù)，并(bìng)在(zài)两边(biān)形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研(yán)究(jiū)也被认为是暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的迄今为(wèi)止最好的(de)理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了(le)130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下(xià)了各相同性的微波(bō)辐射(shè)。其中红色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它(tā)们之(zhī)间的(de)温差(chà)只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分(fēn)离后的(de)二值图像(xiàng)进(jìn)行连通域(yù)提取和(hé)标记(jì)之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看(kàn)起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物质的(de)增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物(wù)质大约是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这个数字(zì)与解释星(xīng)系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物(wù)质(zhì)比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了(le)一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很多(duō)不同的观(guān)测结(jié)果(guǒ)。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验方式(shì)也不相同。在过(guò)去的几十(shí)年(nián)当中，人(rén)类(lèi)为了(le)寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没(méi)有任何实(shí)质性的(de)发现，除了一(yī)个(gè)地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的(de)地下(xià)矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地球上最大(dà)的(de)地学实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科学家声称观(guān)测到了(le)某种信号。经过了20多(duō)年的数(shù)据收集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年(nián)都(dōu)是(shì)一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质(zhì)会产生周期性的(de)年度(dù)信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳(yáng)系正在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在(zài)以这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗(àn)物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的(de)时如来佛祖最怕的一个人，如来佛祖的克星是谁间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是(shì)一(yī)致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地(dì)球与太阳的(de)方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽管在(zài)实际(jì)的(de)情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这个(gè)理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用(yòng)来解(jiě)释，研究人员们所观测到的(de)周(zhōu)期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连(lián)意大(dà)利游(yóu)客(kè)的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎相同的实(shí)验室(shì)，这(zhè)里的季节与(yǔ)之前的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和(hé)第(dì)一(yī)个(gè)实(shí)验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在(zài)的非常有力(lì)的(de)证(zhèng)据了。但(dàn)是由于(yú)这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无(wú)法提供相(xiāng)应的数(shù)据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用(yòng)途(tú)就(jiù)是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结(jié)果，我们只能拭目(mù)以待了(le)。费米实验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的(de)诞生，或(huò)者(zhě)说(shuō)是生(shēng)命进化的一(yī)个重要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进一步的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的(de)行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通过这样的(de)效应(yīng)创造(zào)生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前提是要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的(de)实际(jì)证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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