宇宙是“人为制造(zào)”的？为(wèi)何(hé)会存(cún)在科学无法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是(shì)什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天(tiān)文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现异(yì)常，不符合(hé)万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了海(hǎi)王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得(dé)重大天文成(chéng)就的例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是(shì)星团的(de)尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究(jiū)和测量后发星系团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质(zhì)量(liàng)一般会(huì)使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果一(yī)致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系(xì)的光度。

第(dì)二种是动力(lì)学质(zhì)量的计(jì)算(suàn)，是利用(yòng)光谱红移测(cè)量星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量结果出(chū)来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学(xué)质量”竟然是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消(xiāo)失(shī)了(le)，或者(z王菲是什么星座，王菲是什么星座的人hě)说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星(xīng)系(xì)的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它们(men)束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它(tā)们(men)早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星(xīng)系团(tuán)之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这(zhè)种力量(liàng)来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出(chū)了这样(yàng)部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人(rén)们对这样的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再(zài)一次(cì)出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在观测仙(xiān)女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心(xīn)越远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上(shàng)的(de)运行速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们(men)观测的结果却让人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学家们(men)会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来(lái)解释(shì)暗物质(zhì)的(de)存在，这种方(fāng)法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢(qīng)元素，发现它们的旋(xuán)转速度并(bìng)不符(fú)合牛顿的力学定律。我们(men)的(de)太阳系(xì)也(yě)不(bù)例外(wài)，太阳系位于(yú)银河系的第三(sān)悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系中心2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计算(suàn)，太阳系(xì)的运行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系(xì)旋转，这个实(shí)际速度(dù)远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那(nà)么产生以上这种向心(xīn)加速(sù)度的原因很可(kě)能(néng)就是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚集(jí)在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研(yán)究人员(yuán)开始(shǐ)相(xiāng)信暗物(wù)质的存在(zài)。科学(xué)家(jiā)根据星(xīng)系外(wài)恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究(jiū)当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量却(què)只有银河系的千分之一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科(kē)学家(jiā)们(men)使用最(zuì)先进的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中的(de)恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力(lì)学定律来解释的(de)。那么又有人提出(chū)，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另(lìng)一(yī)个大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现(xiàn)象的(de)除了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能(néng)就是人(rén)类(lèi)对引力的理(lǐ)解(jiě)还(hái)不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味着(zhe)在(zài)行星系(xì)尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它(tā)们(men)的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升(shēng)到(dào)星系和(hé)星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不(bù)同的方(fāng)式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学(xué)家还引入(rù)了(le)外部场效应的概(gài)念，指的是在(zài)数(shù)百万光(guāng)年(nián)的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意(yì)味着我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大(dà)部分(fēn)的普通(tōng)质(zhì)量都(dōu)在(zài)星(xīng)系的气体当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧(jù)升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)大部分的质量将位于所有这些气体所在(zài)的(de)中间区(qū)域。那么我们通过什么(me)来验证它(tā)的(de)质量区域到(dào)底是不(bù)是(shì)集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全(quán)彩的高(gāo)清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可以(yǐ)明显地(dì)看到很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并不是(shì)真的被扭曲了(le)，也不(bù)是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和(hé)我们地球(qiú)上的观测(cè)者之间(jiān)。被一(yī)个(gè)质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量(liàng)的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这(zhè)个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超(chāo)大(dà)质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它(tā)的(de)大质量区(qū)域并不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是当(dāng)星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到(dào)的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质则(zé)直接通过了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅通无(wú)阻(zǔ)地穿(chuān)越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙空间(jiān)背景上留下了各(gè)相同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但实(shí)际(jì)上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景背景分(fēn)离后的二值(zhí)图(tú)像(xiàng)进行连通域提(tí)取和标记之(zhī)后发(fā)现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没(méi)有(yǒu)暗物质，图(tú)形看起来(lái)不应该是这样的，而随(suí)着暗物质(zhì)的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得(dé)看(kàn)起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测量(liàng)值(zhí)，我们需要的(de)暗物质大约(yuē)是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好地(dì)解释了很多不同的(de)观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒(lì)子(zi)，它(tā)们不参(cān)与任(rèn)何其他的(de)电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么(me)？科学家们已(yǐ)经(jīng)提出(chū)了数十种的假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为(wèi)了寻(xún)找这些看不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常(cháng)规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却(què)没有(yǒu)任何实质性的发现，除(chú)了一个(gè)地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的(de)地下(xià)矿井(jǐng)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(yǒu)一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多年(nián)的(de)数(shù)据收集，人们发(fā)现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期(qī)性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)着银河系进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度(dù)在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产(chǎ王菲是什么星座，王菲是什么星座的人n)生相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又(yòu)以(yǐ)30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系(xì)的(de)方向是一致的(de)，而另(lìng)外半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候(hòu)，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论上(shàng)地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到了最慢(màn)值。尽管在(zài)实际的情况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平(píng)面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可(kě)以用来解(jiě)释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当然(rán)也可能有其他(tā)的情(qíng)况，造成这种年(nián)度周期(qī)信号的差异也可能(néng)是(shì)温度(dù)、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的(de)数量也符(fú)合这(zhè)个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验(yàn)室，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个(gè)实验室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得(dé)到(dào)相同的信(xìn)号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物(wù)质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力(lì)的(de)证据(jù)了(le)。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以(yǐ)截(jié)至目前(qián)还无法(fǎ)提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台(tái)太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它(tā)的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目(mù)以待了。费米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯(sī)特(tè)芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一(yī)个(gè)重要因素。

如果这一(yī)理论得(dé)到(dào)进一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类(lèi)并(bìng)不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造(zào)生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支(zhī)持是我更(gèng)新的(de)动力！

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