宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在(zài)过去的几十年当中进(jìn)行了(le)超过50次的长期(qī)实验，但是却(què)没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年(nián)来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体(tǐ)通过(guò)引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道的异(yì)常，推(tuī)算并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王(wáng)星的发现(xiàn)都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文成(chéng)就(jiù)的(de)例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情就开始(shǐ)变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由(yóu)数千(qiān)个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系团(tuán)的(de)质(zhì)量(liàng)一(yī)般会使用到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一(yī)致，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得(dé)其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第二(èr)种是(shì)动力学(xué)质量的(de)计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星系(xì)相对(duì)于星系团的运动(dòng)速度。当测量结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了(le)，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡异的(de)是(shì)，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的(de)速度比理论(lùn)上要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见(jiàn)星系的(de)质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系(xì)团内的，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛(pāo)出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提(tí)出(chū)了这样(yàng)部(bù)分不可见的暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的(de)恒(héng)星运(yùn)动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中(zhōng)心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的(de)运行速度就会越(yuè)慢。但是(shì)他(tā)们观测的结(jié)果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定(dìng)律，在星(xīng)系当中如(rú)果没有足(zú)够大(dà)的质量来吸(xī)引它们(men)，这些外(wài)围的恒(héng)星(xīng)早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种相(xiāng)对(duì)标(biāo)准的方(fāng)法(fǎ)来(lái)解(jiě)释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距(jù)离(lí)星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进入(rù)其中。

于是科(kē)学家们通(tōng)过射(shè)电(diàn)望远镜测量了距离星系中(zhōng)心(xīn)更远距(jù)离(lí)的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛(niú)顿(dùn)的(de)力学(xué)定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速(sù)度(dù)围绕(rào)银河系(xì)旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加(jiā)速(sù)度的原因很可能就是存(cún)在着(zhe)一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗(àn)物质的引(yǐn)力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物(wù)质(zhì)的存(cún)在。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在星系当中暗(àn)物质的(de)质量占(zhàn)整个(gè)星(xīng)系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不(bù)是唯一可以解(jiě)释这个(gè)现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发(fā)现了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地(dì)球大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银(yín)河系不多，但是(shì)星系(xì)当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系(xì)的千分之一(yī)。

所(suǒ)以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，该(gāi)星系必须(xū)存在暗物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析(xī)。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了(le)40个(gè)小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是(shì)可以用正(zhèng)常(cháng)的物质和力(lì)学(xué)定律来解释的(de)。那么又有人提(tí)出，也(yě)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(qí)怪(guài)的是(shì)，它的(de)附(fù)近没有任何星系存在(zài)。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的(de)假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能(néng)就是(shì)人类对引力的理解还(hái)不(bù)够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能(néng)在不同(tóng)尺度空(kōng)间中的工作方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着在行星(xīng)系(xì)尺度中(zhōng)的天(tiān)体(tǐ)会(huì)沿着它们(men)的(de)轨道(dào)，按照我们(men)所理解的(de)方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不(bù)同(tóng)的方式。对(duì)于在星系团(tuán)之(zhī)间(jiān)的(de)相互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应(yīng)的概(gài)念，指的是在数百万(wàn)光年的(de)规(guī)模上，巨大(dà)的(de)质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要(yào)对现在(zài)的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的其他的理论证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年(nián)的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞的(de)星系团所组成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星(xīng)际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧(jù)升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们通(tōng)过(guò)什么来验证(zhèng)它的(de)质量区域(yù)到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星系(xì)本(běn)身并不(bù)是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出了什么问题(tí)，而是这(zhè)样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量(liàng)的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜(jìng)效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天体海南是什么气候类型特点，海南是什么气候类型区可(kě)能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹星系(xì)团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发生(shēng)全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的(de)质量气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认(rèn)为是(shì)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好(hǎo)的(de)理论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可(kě)以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部分表示温度较高(gāo)的(de)区域，蓝(lán)色则表示相对较冷(lěng)的(de)区域(yù)，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科(kē)学(xué)家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连(lián)通域提取(qǔ)和标记(jì)之后发(fā)现，如(rú)果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质(zhì)，图形看起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才(cái)变(biàn)得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动所需(xū)要的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒(海南是什么气候类型特点，海南是什么气候类型区lì)子到(dào)底(dǐ)是什(shén)么？科学(xué)家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻找这些不(bù)同的(de)目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行(xíng)了超过(guò)50次的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大(dà)利(lì)的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学家声(shēng)称观(guān)测到了某种信号。经(jīng)过了(le)20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣(qù)的(de)事情。探测(cè)率会在每年的(de)6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每年都(dōu)是一样。一些科(kē)学家认为(wèi)这可能是人类发现暗(àn)物质(zhì)的第一(yī)个(gè)直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物质会产(chǎn)生周期(qī)性(xìng)的(de)年(nián)度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年(nián)的(de)时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而另(lìng)外半年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致(zhì)，这是理论上(shàng)地球穿越暗(àn)物质流最快(kuài)的时(shí)段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的(de)平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为(wèi)这可以用来解释，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测到(dào)的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他(tā)的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大(dà)利游客的数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球(qiú)穿过暗物质流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验室(shì)是一(yī)样的。

因(yīn)此，如(rú)果在这(zhè)里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存(cún)在的(de)非常(cháng)有力的证据(jù)了。但是由于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前(qián)还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望(wàng)远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视(shì)野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途(tú)就(jiù)是(shì)探(tàn)索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心(xīn)的(de)科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会不会意味着人(rén)类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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