宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解(jiě)释的(de)“暗(àn)物(wù)质(zhì)”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当(dāng)中进(jìn)行(xíng)了超过50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当(dāng)天文学家们发(fā)现某些天体运(yùn)行(xíng)轨道出(chū)现异(yì)常(cháng)，不(bù)符合(hé)万(wàn)有引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶(yé)就(jiù)通(tōng)过天(tiān)王(wáng)星运行轨道的异常，推(tuī)算并(bìng)且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是(shì)应(yīng)用万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定(dìng)律所取得重大(dà)天文(wén)成就的例(lì)子。但是(shì)这(zhè)些(xiē)发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升到星系或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的(de)巨大星(xīng)系(xì)团，这些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质(zhì)量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需(xū)要的数据(jù)是测量各个星系(xì)的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各(gè)个星系相(xiāng)对于星系团的运(yùn)动速(sù)度(dù)。当测量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后(hòu)发座(zuò)星(xīng)系(xì)团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在(zài)，我们(men)无法看到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基发现星系团中(zhōng)很多(duō)星系的(de)速度(dù)比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所(suǒ)产生(shēng)的引力是(shì)无法将它们束缚在星系(xì)团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这(zhè)种力量来(lái)源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样(yàng)部分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这样的一种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在(zài)观(guān)测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中(zhōng)心越远的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他们(men)观测的结果(guǒ)却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎(hū)保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当中如(rú)果没有足够大的质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于(yú)这种现象，科学家(jiā)们(men)会使用一种相对标准的方(fāng)法来解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体(tǐ)的(de)旋转速度(dù)。如果出(chū)现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜测量(liàng)了距离(lí)星系(xì)中心更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速(sù)度并不(bù)符合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太(tài)阳系也(yě)不例外，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河(hé)系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物(wù)质的引(yǐn)力(lì)效(xiào)应将星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的研究人(rén)员开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的(de)速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可(kě)以(yǐ)解释这个现象的原(yuán)因。在(zài)一项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的(de)微小差(chà)异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球(qiú)大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河(hé)系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银河(hé)系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正常的(de)物质和力学定律(lǜ)来解释的(de)。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成这些现象的(de)除了(le)暗物质(zhì)的(de)假(jiǎ)说之外(wài)，另(lìng)一种可能就是(shì)人类对引力(lì)的理解(jiě)还不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的(de)工作方式是不同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系尺度(dù)中的(de)天体会(huì)沿着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们所理解的(de)方式运(yùn)动(dòng)。但是(shì)上升到(dào)星系和星团的尺(chǐ)度，引力(lì女生工资多少算正常，女生工资多少算正常)之(zhī)间的相互作用则是不(bù)同的方(fāng)式(shì)。对于在星系团之间的相互(hù)作(zuò)用，科学(xué)家还(hái)引入了外(wài)部(bù)场(chǎng)效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此特(tè)殊(shū)的效(xiào)果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要(yào)对现(xiàn)在的物理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认为(wèi)暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关(guān)于暗物(wù)质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在(zài)星系(xì)的气体当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大(dà)部(bù女生工资多少算正常，女生工资多少算正常)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)通过什么来(lái)验证它的质(zhì)量区域(yù)到底是不是集(jí)中在中间(jiān)呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中(zhōng)第(dì)一(yī)张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么(me)问(wèn)题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地(dì)球上的观(guān)测者之(zhī)间。被(bèi)一个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力(lì)，会使身后更(gèng)遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可(kě)能是超大质量的(de)黑洞或者是(shì)暗物质。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于(yú)可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空间背景上留下了(le)各相同(tóng)性(xìng)的微(wēi)波辐射(shè)。其(qí)中红色的(de)部分表(biǎo)示温度较高的(de)区域，蓝(lán)色则表示相对较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它们之(zhī)间的(de)温差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而(ér)随着(zhe)暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要(yào)的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释(shì)了很多不同的观(guān)测结(jié)果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当(dāng)中存(cún)在着某(mǒu)种类型的粒子，它(tā)们(men)不参与任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作用(yòng)。所以如(rú)果能(néng)够找到(dào)这(zhè)种粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于找到了暗物质存(cún)在(zài)的(de)实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了(le)数(shù)十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒(lì)子所需要的实验(yàn)方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去的(de)几十年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常规物质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次(cì)的实验，却没有任何实(shí)质性的(de)发现，除了一个地方，意大利(lì)的(de)格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地(dì)球上最大的(de)地学实验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科(kē)学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达(dá)到峰(fēng)值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样。一些科学(xué)家认(rèn)为这可能是人(rén)类(lèi)发现暗物质(zhì)的第一(yī)个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性(xìng)的年度信(xìn)号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银河(hé)系(xì)进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也在以这样(yàng)的(de)速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过(guò)程中(zhōng)会(huì)产生(shēng)相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)的方(fāng)向(xiàng)与太阳(yáng)环(huán)绕银(yín)河(hé)系的方向是(shì)一致(zhì)的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测(cè)到的(de)周期性(xìng)信号。当然(rán)也可(kě)能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差异(yì)也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游(yóu)客的数量也符合这(zhè)个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立(lì)了一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地球穿(chuān)过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室(shì)是一样的(de)。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了(le)。但(dàn)是(shì)由(yóu)于(yú)这(zhè)个实验室(shì)刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数据支持(chí)。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是探索暗(àn)物(wù)质(zhì)背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质(zhì)存在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是(shì)生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不(bù)会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这(zhè)样的(de)效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提(tí)是要(yào)先找到(dào)暗(àn)物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是(shì)我更新的动力(lì)！

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