宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的(de)？为何会存(cún)在(zài)科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的证据，科(kē)学家(jiā)们在过(guò)去的几十年当中(zhōng)进行了(le)超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学(xué)数学原理一(yī)书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的(de)时候，他们就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得(dé)重大天文成就的例(lì)子。但是(shì)这(zhè)些发现都是(shì)在恒(héng)星系(xì)统的尺度(dù)当中，可当我们上升(shēng)到星系或者(zhě)是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和(hé)测量后(hòu)发星系团的质量。这是一(yī)个由(yóu)数(shù)千个星(xīng)系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就可(kě)以确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需(xū)要的(de)数(shù)据是测量各个(gè)星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的(de)各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意(yì)味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见光(guāng)的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异(yì)的(de)是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多(duō)星系的速度比理论上(shàng)要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质(zhì)量(liàng)所产生的引力是无(wú)法将它们束(shù)缚在星(xīng)系(xì)团内的，它们(men)早就应该被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非(fēi)有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这(zhè)种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发(fā)散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们却(què)占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大(dà)部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们对这(zhè)样的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观(guān)测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距(jù)离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的运(yùn)行速度就(jiù)会越慢。但是(shì)他们(men)观测的结果却(què)让人感(gǎn)到(dào)不(bù)可(kě)思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可(kě)是(shì)根据(jù)牛(niú)顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足(zú)够(gòu)大(dà)的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学(xué)家(jiā)们会使用一(yī)种相(xiāng)对标准的(de)方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出(chū)现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为(wèi)是(shì)由暗物质的力(lì)量(liàng)进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家们(men)通过射(shè)电(diàn)望远(yuǎn)镜测(cè)量了(le)距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河(hé)系的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距(jù)离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒的速度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的(de)原因很可能就(jiù)是存在着一种我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开始，越来(lái)越多(duō)的研究(jiū)人员开始相信暗(àn)物质的存(cún)在(zài)。科(kē)学家根据(jù)星系(xì)外恒星轨道(dào)的速度(dù)，估算(suàn)在星系当中暗物质(zhì)的质量(liàng)占(zhàn)整个星(xīng)系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个(gè)现象的原因。在一(yī)项新(xīn)的研(yán)究当中，科(kē)学家们发现，几(jǐ)乎没有引力(lì)效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间(jiān)，也会出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学(xué)家(jiā)还发现了(le)一(yī)个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系不(bù)多(duō)，但是星(xīng)系当中存在的恒星(xīng)数量却(què)只有银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是科学(xué)家(jiā)们使(shǐ)用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的(de)恒(héng)星运动是可(k周深是男的还是女的 周深是哪个公司的艺人ě)以用正(zhèng)常的物质和(hé)力学定律来解(jiě)释的(de)。那么又有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附近的另一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质(zhì)的(de)假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对(duì)于在星(xīng)系团(tuán)之间(jiān)的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是在(zài)数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此(cǐ)周深是男的还是女的 周深是哪个公司的艺人特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这意味着我们(men)需要对现在(zài)的物(wù)理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人认为暗(àn)物(wù)质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的(de)理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光(guāng)年的(de)子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的(de)普通(tōng)质量都(dōu)在星系的(de)气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些(xiē)气体所在的(de)中间区域(yù)。那么我们通过什么(me)来验证(zhèng)它的质量区(qū)域到底是不(bù)是(shì)集中在中间(jiān)呢(ne)？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球(qiú)上的观(guān)测者之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量(liàng)的(de)东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个(gè)巨大(dà)的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质量区域(yù)并不是在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过(guò)了这个区(qū)域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透(tòu)镜(jìng)研究也被(bèi)认(rèn)为是暗物质存在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的(de)光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年(nián)之(zhī)后，这些(xiē)光在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上(shàng)留(liú)下了(le)各相(xiāng)同性的(de)微(wēi)波(bō)辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分(fēn)表示温度较高(gāo)的区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对(duì)较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上(shàng)它(tā)们之(zhī)间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一(yī)。

科(kē)学家(jiā)们(men)通过对前景(jǐng)背景分(fēn)离后的二(èr)值图(tú)像进行(xíng)连通域提取和标(biāo)记(jì)之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就(jiù)很好地(dì)解释了很(hěn)多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存(cún)在着某种类型的(de)粒子，它(tā)们(men)不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的(de)存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子到底是什么(me)？科(kē)学家们已(yǐ)经提出(chū)了数(shù)十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过(guò)去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些(xiē)看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不(bù)会与常(cháng)规物质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们(men)已经进行了超(chāo)过(guò)50次的实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰(lán)萨索(suǒ)山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下1400米处(chù)的地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大(dà)的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的(de)探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多(duō)年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到(dào)峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是(shì)一(yī)样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这可能(néng)是(shì)人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么(me)暗(àn)物质会产生(shēng)周期(qī)性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物(wù)质流(liú)，这(zhè)个过程中会(huì)产(chǎn)生相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地(dì)球围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环绕(rào)银河系的方(fāng)向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的(de)平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解(jiě)释，研究人员们所观(guān)测(cè)到的(de)周(zhōu)期性信号(hào)。当然(rán)也可能有其(qí)他(tā)的情况，造成(chéng)这种年度(dù)周期信号的差(chà)异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意(yì)大利游(yóu)客的数量也符合(hé)这个(gè)周期(qī)的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在(zài)南半球(qiú)建立了(le)一个(gè)几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室正好相反，而(ér)在(zài)这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特(tè)征和(hé)第一个(gè)实(shí)验(yàn)室是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的(de)非常有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成(chéng)不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器提供的视(shì)野是哈勃红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥(ào)秘，对(duì)于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发(fā)现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一种神(shén)秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或(huò)者(zhě)说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的(de)暗物质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并不(bù)孤单呢？或(huò)许(xǔ)在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先(xiān)找到暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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