宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究(jiū)竟是(shì)什么(me)？人(rén)类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家们在(zài)过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规律。往后(hòu)的(de)几百年来，当天(tiān)文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力(lì)在(zài)摄动它(tā)的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得(dé)重大(dà)天文成(chéng)就的(de)例(lì)子。但是这些(xiē)发现都(dōu)是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可当我们(men)上(shàng)升到星系或者是(shì)星团(tuán)的尺度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在(zài)研究和测量后发星系团的质(zhì)量(liàng)。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系(xì)团的质量一般(bān)会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可(kě)以确定其质(zhì)量的范围(wéi)。

第一种是获得(dé)其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二(èr)种是(shì)动力(lì)学质量的(de)计算，是利用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中的(de)各个星(xīng)系相对于星(xīng)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”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中很多星系的速度(dù)比理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来(lái)源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了这样部分不可见的(de)暗质，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它(tā)们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量(liàng)。只是当时(shí)的人们对(duì)这样的一(yī)种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一(yī)顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出(chū)现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距(jù)离(lí)中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却(què)让人感到不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离的增加，恒星的(de)旋转速(sù)度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中(zhōng)如(rú)果(guǒ)没(méi)有足(zú)够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们(men)，这(zhè)些(xiē)外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们会使用一种相对(duì)标(biāo)准(zhǔn)的方(fāng)法来(lái)解释暗物质(zhì)的存在(zài)，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现异常(cháng)的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗(àn)物(wù)质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了(le)距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的(de)旋(xuán)转速度并不符合牛顿的(de)力(lì)学(xué)定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河(hé)系的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可能就是存在(zài)着一种我们看不到的物(wù)质(zhì)，是这些暗物质的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的(de)存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占(zhàn)整个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个现象(xiàng)的(de)原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们(men)发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和(hé)银河系不多(duō)，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系必须(xū)存在(zài)暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进(jìn)行了(le)40个小时的详细测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释的(de)。那(nà)么又有人提出，也许该星系(xì)的(de)暗物质(zhì)，已经被(bèi)附近的另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的(de)附近没有任(rèn)何星系存在。造(zào)成这些现(xiàn)象的(de)除了暗物质的(de)假说(shuō)之(zhī)外(wài)，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够全(quán)面，引力很可(kě)能(néng)在(zài)不同尺(chǐ)度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它们(men)的轨道，按(àn)照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学(xué)家还(hái)引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于暗物(wù)质存在(zài)的其他(tā)的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们(men)大(dà)部分的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的(de)相互作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过(guò)什(shén)么来验证(zhèng)它(tā)的(de)质量区域到底是不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一(yī)张(zhāng)全彩(cǎi)的(de)高清照片，在(zài)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)生了巨大(dà)的(de)形(xíng)变。其(qí)实这些星系(xì)本(běn)身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球上的(de)观测(cè)者之(zhī)间。被(bèi)一(yī)个质量超级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的(de)东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天体可(kě)能是超大质量的(de)黑洞或者是(shì)暗(àn)物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时(shí)候，发现它(tā)的(de)大(dà)质量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体(tǐ)被(bèi)卡在(zài)了(le)中间，暗物质则(zé)直(zhí)接通过了这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜(jìng)研(yán)究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留(liú)下了(le)各(gè)相同性(xìng)的微波(bō)辐射。其中红色(sè)的部(bù)分表(biǎo)示温度(dù)较高(gāo)的(d毁掉一个女人最好的办法名声，毁掉一个渣女最好的方法e)区域，蓝色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的区域(yù)，但(dàn)实际上它们之(zhī)间的(de)温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对(duì)前景背景分离后的二值图像进行(xíng)连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随(suí)着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和(hé)谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们(men)需(xū)要(yào)的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解(jiě)释星系当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的暗物质(zhì)比例是一致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子(zi)，它们不(bù)参(cān)与任何其(qí)他的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力(lì)来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么？科学(xué)家们(men)已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这(zhè)些(xiē)不(bù)同的目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实验方式(shì)也不(bù)相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸(mō)不(bù)到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们(men)已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个(gè)地(dì)方(fāng)，意大利(lì)的(de)格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地学实验(yàn)室，这个实(shí)验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了(le)某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年(nián)的数据收(shōu)集，人们发现了一个(gè)有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而(ér)且在20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些(xiē)科学家认为(wèi)这(zhè)可(kě)能(néng)是人类发现暗物(wù)质的(de)第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了(le)太阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在(zài)以这样(yàng)的(毁掉一个女人最好的办法名声，毁掉一个渣女最好的方法de)速(sù)度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相应的(de)振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的(de)时间，地(dì)球围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与(yǔ)太(tài)阳(yáng)的(de)方向正好达到完(wán)全一致，这(zhè)是理(lǐ)论(lùn)上地(dì)球穿越暗物(wù)质流最(zuì)快的时段。而在11月份(fèn)，又恰毁掉一个女人最好的办法名声，毁掉一个渣女最好的方法好达到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系(xì)的平(píng)面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这(zhè)个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期信号的(de)差(chà)异也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科(kē)学家(jiā)们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的(de)运(yùn)动特征和第一个(gè)实验室是一(yī)样(yàng)的(de)。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同(tóng)的信(xìn)号，就(jiù)可以(yǐ)成为(wèi)暗物(wù)质(zhì)所(suǒ)存在(zài)的非常有力的证据(jù)了。但是(shì)由(yóu)于(yú)这个实验(yàn)室刚(gāng)刚(gāng)建(jiàn)成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截(jié)至目前(qián)还无法提供相(xiāng)应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台(tái)太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃(bó)红(hóng)外仪器的(de)100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途就是(shì)探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实验室(shì)粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果这一理论得到进(jìn)一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会(huì)不(bù)会意(yì)味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的(de)行(xíng)星上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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