宇宙是“人为制(zhì)造”的(de)？为何会存(cún)在科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据(jù)，科(kē)学家(jiā)们在过(guò)去的几十年当中进行(xíng)了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学(xué)原理一书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)天体运动(dòng)的规(guī)律。往(wǎng)后的(de)几百年来，当(dāng)天文学家们(men)发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行(xíng)轨道的异(yì)常(cháng)，推算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应(yīng)用万有引力定律所取得重大天文成就的例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是在恒星系(xì)统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可(kě)当我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量后(hòu)发(fā)星系团的(de)质量。这(zhè)是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量(liàng)一(yī)般会使用到(dào)两种方(fāng)法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确(què)定其质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需(xū)要的数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二(èr)种是(shì)动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系(xì)团的运动速度(dù)。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消(xiāo)失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的(de)速(sù)度比理论上要(yào)快得(dé)多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可(kě)见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚(fù)在星系(xì)团内的(de)，它们早(zǎo)就应(yīng)该(gāi)被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提(tí)出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离(lí)中心越远的恒星吃斑鸠能提高性功能吗，男人吃斑鸠补性功能吗在其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到不可(kě)思议(yì)。

随(suí)着(zhe)与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中如果没有足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当(dāng)中了(le)。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们(men)会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的(de)旋转速度。如(rú)果(guǒ)出(chū)现异常(cháng)的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的(de)力量进入其(qí)中。

于是科(kē)学家们(men)通(tōng)过(guò)射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢元素(sù)，发现它(tā)们的旋转速度(dù)并(bìng)不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于(yú)银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力(lì)定(dìng)律进(jìn)行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上(shàng)这种向心(xīn)加(jiā)速度的(de)原因很可(kě)能就是存(cún)在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗(àn)物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研(yán)究人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质的存在(zài)。科(kē)学家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估(gū)算(suàn)在星系(xì)当中暗物质的质量占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可(kě)以(yǐ)解(jiě)释这(zhè)个现象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学(xué)家(jiā)们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现速度上的微(wēi)小差异(yì)。另(lìng)外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在的(de)恒(héng)星数量却(què)只有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该(gāi)星(xīng)系必须(xū)存在(zài)暗(àn)物(wù)质(zhì)，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析。但是(shì)科学(xué)家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的(de)详细(xì)测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质和力(lì)学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，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(le)。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存(cún)在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一(yī)种可(kě)能(néng)就是人类对引力的(de)理解(jiě)还(hái)不(bù)够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星(xīng)系尺度(dù)中的天体会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的(de)相互作(zuò)用(yòng)则是不(bù)同的方式。对于在(zài)星系团之间的(de)相互(hù)作用(yòng)，科学家(jiā)还(hái)引(yǐn)入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们(men)需要对现在的(de)物理定律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗(àn)物质假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量(liàng)都在星系的气(qì)体(tǐ)当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们(men)通过(guò)什么(me)来验(yàn)证(zhèng)它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是(shì)集中在中(zhōng)间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们(men)可以明显(xiǎn)地看到很多星系似(shì)乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其(qí)实这些星(xīng)系本身并(bìng)不(bù)是真的(de)被扭曲了(le)，也(yě)不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什(shén)么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者(zhě)之间(jiān)。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的(de)东西的(de)引(yǐn)力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质量(liàng)的(de)黑洞或(huò)者(zhě)是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释(shì)方(fāng)法就是(shì)当星团发(fā)生全(quán)部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的(de)质量气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这(zhè)个区(qū)域，并在两边形成了(le)引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间(jiān)背景上留下了各(gè)相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红(hóng)色(sè)的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的(de)温(wēn)差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这(zhè)样的，而随(suí)着暗物质的(de)增加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背(bèi)景(jǐng)辐射(shè)的测量(liàng)值，我(wǒ)们(men)需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释(shì)星系当中恒(héng)星运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一致(zhì)的(de)。这(zhè)就意味着。

用了(le)一(yī)个简单的(de)理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互(hù)作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么？科学(xué)家们已经提出了数十种的假想目(mù)标，而(ér)要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方(fāng)式(shì)也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了(le)寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规(guī)物(wù)质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球上最(zuì)大的(de)地学实验(yàn)室，这个(gè)实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼高的探(tàn)测器，一(yī)直(zhí)致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科(kē)学家声称(chēng)观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发(fā)现了一个有(yǒu)趣的(de)事情。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些(xiē)科学(xué)家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可能是(shì)人类发现暗(àn)物质(zhì)的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这样的(de)速度在穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所以有半年(nián)的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致的(de)，而另(lìng)外半(bàn)年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实(shí)际的情况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的(de)平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学(xué)家认为这(zhè)可以用来解释，研(yán)究人员们所观(guān)测(cè)到的周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至连意(yì)大利游(yóu)客的(de)数(shù)量也(yě)符(fú)合这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们(men)又(yòu)在南半球(qiú)建立了(le)一(yī)个(gè)几乎(hū)相(xiāng)同的实验(yàn)室，这里(l吃斑鸠能提高性功能吗，男人吃斑鸠补性功能吗ǐ)的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特(tè)征和(hé)第一(yī)个(gè)实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所存(cún)在的(de)非常有力的证(zhèng)据了(le)。但是(shì)由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目(mù)前还无法(fǎ)提供相应的数据支持(chí)。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台(tái)太(tài)空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃(bó)红(hóng)外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的(de)奥(ào)秘(mì)，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我们只能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天体物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因(yīn)素(sù)。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当中某(mǒu)个(gè)角落(luò)的(de)行星上，暗(àn)物质正在通过(guò)这(zhè)样的效应(yīng)创(chuàng)造(zào)生命(mìng)。当(dāng)然，这些(xiē)推论(lùn)的大前(qián)提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得(dé)暗(àn)物质到底存不存(cún)在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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