宇宙(zhòu)是“人(rén)为制(zhì)造(zào)”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什(shén)么？人类(lèi)为(wèi)了(le)寻找暗物质(zhì)存(cún)在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过(guò)去的几十(shí)年当(dāng)中进行了(le)超过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效(xiào)证据(jù)。除了一个(gè)地方林心如生肖，林心如生肖属什么，在(zài)1687年(nián)出(chū)版的自然哲学(xué)数(shù)学(xué)原理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的(de)规(guī)律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来，当(dāng)天文(wén)学家们发(fā)现某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出(chū)现(xiàn)异常(cháng)，不符合(hé)万有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它(tā)的轨道(dào)。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律所取得(dé)重(zhòng)大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是(shì)这些(xiē)发(fā)现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是(shì)星(xīng)团的尺(chǐ)度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是(shì)一个由数(shù)千个星系(xì)所组成的巨大星系团(tuán)，这些星(xīng)系(xì)被引力(lì)束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一(yī)般(bān)会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可(kě)以确(què)定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需要(yào)的数(shù)据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个(gè)星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出(chū)来之(zhī)后(hòu)，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系团有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或(huò)者说这99%的质量并不以可(kě)见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星(xīng)系(xì)团(tuán)中很多星系的速度比理论(lùn)上要(yào)快(kuài)得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无(wú)法将它们束缚在星(xīng)系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基(jī)提出(chū)了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯(kěn)特(tè)福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却让人感(gǎn)到不可(kě)思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒(héng)星(xīng)的旋转速(sù)度几乎保持不变。可(kě)是根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律，在星系(xì)当中如果没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基(jī)于这种现象，科学(xué)家们(men)会使用一种相对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们(men)通过射电望远镜测量了(le)距离星系(xì)中心更(gèng)远(yuǎn)距离(lí)的(de)氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系位于银(yín)河(hé)系的第(dì)三悬臂(bì)之上，距(jù)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，太阳系的运行速度(dù)应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么(me)产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加速度(dù)的原因很可能(néng)就是存在(zài)着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗物(wù)质(zhì)的引(yǐn)力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来(lái)越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在(zài)。科学(xué)家根据星(xīng)系外恒(héng)星轨道的速度，估(gū)算在星系(xì)当中暗(àn)物(wù)质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一可以(yǐ)解释(shì)这个现(xiàn)象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力(lì)效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也会(huì)出现速度上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学(xué)家(jiā)还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球(qiú)大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对(duì)其进行(xíng)了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以(yǐ)用正常的物质(zhì)和(hé)力学定律来(lái)解释的。那么又有人提(tí)出，也(yě)许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它(tā)的附近没(méi)有(yǒu)任何(hé)星系存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除(chú)了暗物(wù)质的假说之外(wài)，另(lìng)一(yī)种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引力的(de)理解还(hái)不够全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中(zhōng)的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系(xì)尺度中(zhōng)的(de)天体会沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我们(men)所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作(zuò)用则(zé)是不(bù)同(tóng)的方式。对(duì)于(yú)在星(xīng)系团(tuán)之间的相互(hù)作用，科学家(jiā)还引入了(le)外部场效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数百万光年(nián)的规模上，巨(jù)大的质量之(zhī)间会(huì)产生(shēng)对彼此(cǐ)特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们需要(yào)对(duì)现在的(de)物(wù)理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物(wù)质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的(de)其他(tā)的(de)理论证(zhèng)据，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的(de)普通(tōng)质量都在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发(fā)生碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体的(de)相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温度的(de)急剧升高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证(zhèng)它的(de)质量区域到(dào)底(dǐ)是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明(míng)显地看到很(hěn)多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这些星系本身(shēn)并不是真(zhēn)的(de)被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球(qiú)上的(de)观(guān)测者之(zhī)间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并(bìng)不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法就是(shì)当星团发(fā)生全部的碰撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接(jiē)通(tōng)过(guò)了(le)这个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹星系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背(bèi)景上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高的区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实(shí)际上(shàng)它们之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学家们(men)通过对前(qián)景(jǐng)背景分离后的二值(zhí)图像进行连(lián)通域提取和标(biāo)记之(zhī)后发(fā)现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图(tú)形看起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来(lái)“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需(xū)要(yào)的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所(suǒ)需(xū)要的(de)暗(àn)物质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了(le)一(yī)个简单的(de)理论框(kuāng)架，就很好地(dì)解(jiě)释了很多不同(tóng)的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质就是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种(zhǒng)类型的粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用(yòng)。所以如(rú)果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)的(de)存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的(de)实际(jì)证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学(xué)家们已(yǐ)经提出(chū)了数十种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的(de)目(mù)标粒子所需要的实(shí)验方(fāng)式也不(bù)相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经(jīng)进行了超过(guò)50次的实验，却(què)没有任何实质性的发(fā)现，除了一(yī)个地(dì)方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大的地学(xué)实验室，这个实(shí)验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学(xué)家(jiā)声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年(nián)都(dōu)是(shì)一样。一(yī)些科学家(jiā)认为这可(kě)能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生(shēng)周期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)着银河系(xì)进行移动(dòng)，那(nà)么(me)如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们也(yě)在(zài)以这样的速度(dù)在(zài)穿(chuān)越(yuè)着暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年(nián)的时间，地(dì)球(qiú)围绕(rào)太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系的方向是(shì)一(yī)致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方(fāng)向正(zhèng)好达到完(wán)全(quán)一(yī)致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不(bù)影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可(kě)以用来解(jiě)释(shì)，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号(hào)的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利(lì)游(yóu)客(kè)的数量也符合(hé)这(zhè)个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一(yī)个几乎相(xiāng)同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之前(qián)的实验室正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的(de)运动特征(zhēng)和(hé)第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这(zhè)里(lǐ)可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物(wù)质(zhì)所存(cún)在的(de)非(fēi)常(cháng)有力(lì)的证据了(le)。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目(mù)前林心如生肖，林心如生肖属什么还无(wú)法提(tí)供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的(de)望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的(de)主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的(de)视(shì)野是哈勃红(hóng)外(wài)仪(yí)器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物(wù)质会不会(huì)意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物质存在(zài)的(de)实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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