宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据，科学(xué)家们在过去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中进行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期(qī)实(shí)验，但是却没有发现任何(hé)的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出(chū)版的(de)自(zì)然(rán)哲学数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力(lì)定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家们发(fā)现某些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定(dìng)律的时候，他(tā)们就会(huì)知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过引力在(zài)摄(shè)动它(tā)的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年(nián)，奥(ào)本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现都是应用万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)所取得重大天文成就的(de)例子(zi)。但(dàn)是这些发现都是在(zài)恒星系统的(de)尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量(liàng)后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一(yī)个由数千个星系所组(zǔ)成的(de)巨大星系团，这(zhè)些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一般(bān)会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以(yǐ)确(què)定(dìng)其质量的范围。

第一种是获(huò)得其(qí)"光度学(xué)的质(zhì)量"，需(xū)要的数据(jù)是(shì)测量各个星系的光(guāng)度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系(xì)相(xiāng)对(duì)于星系团的运动(dòng)速(sù)度。当测(cè)量结果出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光(guāng)的(de)形式所存在(zài)，我们无(wú)法(fǎ)看(kàn)到。最诡异(yì)的(de)是，在(zài)测量速度的(de)过程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系(xì)团中很多星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们(men)束缚在星(xīng)系团(tuán)内(nèi)的(de)，它们早就应该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了，除(chú)非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出(chū)了(le)这样(yàng)部(bù)分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的(de)人们对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是(shì)根据(jù)牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被(bèi)甩到(dào)宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科(kē)学家们会(huì)使用一(yī)种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解释暗物质(zhì)的存(cún)在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通过(guò)射(shè)电望远镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远距离(lí)的(de)氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度(dù)并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳(yáng)系(xì)也(yě)不例外，太阳系(xì)位(wèi)于银(yín)河系的(de)第三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系的运行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上(shàng)，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)银河系(xì)旋转，这(zhè)个实(shí)际(jì)速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那么(me)产生(shēng)以上这种向心加速度的原因很可(kě)能就是(shì)存(cún)在着一种我(wǒ)们看不(bù)到的(de)物质，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)力效应将星系聚(jù)集(jí)在了一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始(shǐ)，越来越多(duō)的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学(xué)家根据星系(xì)外(wài)恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释(shì)这(zhè)个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另(lìng)外，天文学家还发现(xiàn)了一个(gè)反(fǎn)常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数量却只有(yǒu)银河(hé)系(xì)的千分之一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使用最先进(jìn)的(de)望(wàng)远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物(wù)质，已经被附(fù)近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它的(de)附(fù)近没(méi)有(yǒu)任何星(xīng)系存在。造成这些(xiē)现(xiàn)象的除了暗(àn)物质的假说(shuō)之外，另一(yī)种可能就是人类对(duì)引力的(de)理解还不够(gòu)全面，引力(lì)很可能(néng)在(zài)不同尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度(dù)中(zhōng)的(de)天体会(huì)沿(yán)着它(tā)们的轨道，按照我们(men)所理解(jiě)的方式运动。但是上升到(dào)星系(xì)和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是(shì)不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生(shēng)对彼此特(tè)殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)我们需要(yào)对现在的物理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这(zhè)样(yàng)的星(xīng)团(tuán)，它(tā)们大部分的普通质量都在(zài)星系(xì)的气(qì)体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互(hù)作用就会导致温度(dù)的(de)急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降(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(liàng)将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过(guò)什么来验证它(tā)的(de)质量区域(yù)到底是不是(shì)集中在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系(xì)本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦(wéi)伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们(men)地球上(shàng)的观测者之间。被(bèi)一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹星系团观测(cè)的(de)时候，发现它的大质量(liàng)区(qū)域(yù)并不(bù)是(shì)在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释(shì)方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被卡在了(le)中间(jiān)，暗物质则(zé)直接(jiē)通(tōng)过(guò)了这个区域(yù)，并在两边(biān)形成了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除(chú)此之外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终于(yú)可以畅(chàng)通无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了各相同性的微波(bō)辐射(shè)。其中红色的部分表示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二(èr)值图像(xiàng)进行连(lián)通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应(yīng)该(gāi)是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐(fú)射的测(cè)量(liàng)值，我(wǒ)们(men)需(xū)要的(de)暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一(yī)致的。这就意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好(hǎo)地(dì)解释了很多不(bù)同的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何(hé)其他(tā)的电磁作(zuò)用(yòng)，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了(le)暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到(dào)底是什(shén)么(me)？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同(tóng)的(de)目标粒子(zi)所需(xū)要的实验(yàn)方式也不相同(tóng)。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规(guī)物(wù)质相(xiāng)互(hù)作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已(yǐ)经进(jìn)行(xíng)了(le)超(chāo)过50次的实验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的发(fā)现(xiàn)，除了(le)一个(gè)地方，意大利(lì)的(de)格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处(chù)的(de)地(dì)下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着(zhe)地(dì)球上最大(dà)的地学实(shí)验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层(céng)楼高的(de)探测器，一(yī)直致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发现了(le)一个(gè)有趣(qù)的事情。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月(yuè)降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为(wèi)这可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的(de)第一(yī)个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在以这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太(tài)阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向正好达到(dào)完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)郭晶晶一胎为什么选择鬼节生，郭晶晶一胎什么时候出生的恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈(chéng)现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可(kě)以用来解释，研(yán)究人员们所观(guān)测到(dào)的周期性信号。当(dāng)然(rán)也可能有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差(chà)异也可能(néng)是(shì)温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的(de)水分、高山上(shàng)的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这个周期(qī)的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又(yòu)在南半球建立了一(yī)个几乎相同的实验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验(yàn)室(shì)正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同的信(xìn)号，就可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的(de)非常有力的证据(jù)了。但是由于(yú)这个(gè)实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前(qián)还无(wú)法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的(de)视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测(cè)的结(jié)果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了(le)。费米实验室(shì)粒(lì)子天体物理中心(xīn)的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗(àn)物(wù)质存(cún)在，它(tā)们极(jí)有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一(yī)个(gè)重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味着(zhe)人(rén)类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个(gè)角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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