宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在(zài)科学(xué)无法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数(shù)学原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万有引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学家(jiā)们发现某些(xiē)天体运行轨道出(chū)现异常，不符(fú)合万有引力定律的(de)时候，他们就会(huì)知道，周围一(yī)定有未知的天(tiān)体通过引(yǐn)力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发(fā)现都(dōu)是(shì)应(yīng)用(yòng)万(wàn)有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天(tiān)文成(chéng)就(jiù)的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们(men)上升(shēng)到星系或者是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和测量后发星系团的(de)质量。这(zhè)是一个(gè)由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系(xì)团，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚(fù)在一起。测量星(xīng)系(xì)团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的(de)范(fàn)围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是(shì)测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学(xué)质量的(de)计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然(rán)是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度(dù)的过(guò)程中，兹威(wēi)基(jī)发现星(xīng)系团中(zhōng)很多星(xīng)系的速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星(xīng)系的(de)质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是(shì)无法将它们束缚(fù)在(zài)星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该被(bèi)抛出星系(xì)团之外(wài)了，除(chú)非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力量在起作(zuò)用(yòng)，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基提(tí)出了这样部分(fēn)不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们(men)对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的(de)恒(héng)星(xīng)运动。理论(lùn)上(shàng)来(lái)说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的(de)运(yùn)行(xíng)速度就会(huì)越慢。但是他(tā)们(men)观测的(de)结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变。可是(shì)根据牛(niú)顿(dùn)的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中了。基(jī)于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准的(de)方法(fǎ)来解释暗物质的存(cún)在，这种方(fāng)法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是(shì)科(kē)学(xué)家们(men)通过射电望远镜测量了距离星系(xì)中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银(yín)河(hé)系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根(gēn)据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计算，太(tài)阳系(xì)的运(yùn)行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕银(yín)河系(xì)旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远大于理论速度(dù)，那(nà)么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就(jiù)是存在着一种我(wǒ)们看不到的(de)物质，是(shì)这(zhè)些(xiē)暗物(wù)质的引力效(xiào)应(yīng)将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多(duō)的(de)研(yán)究人(rén)员开(kāi)始相(xiāng)信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道(dào)的速(sù)度(dù)，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可以解(jiě)释这个(gè)现象的(de)原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也(yě)会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存(cún)在的恒星数(shù)量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必(bì)须(xū)存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析(xī)。但(dàn)是科学家们使用(yòng)最先进(jìn)的望(wàng)远镜对(duì)其进(jìn)行了(le)40个小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正常的(de)物质(zhì)和力学(xué)定律来解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的另一(yī)个(gè)大星系剥(bō)离(lí)了(le)。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质(zhì)的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间中的工作方(fāng)式是(shì)不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引往事不堪回首月明中什么意思解释，往事不堪回首月明中下一句是什么力之(zhī)间的相互作用则是(shì)不同的方(fāng)式(shì)。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的(de)相(xiāng)互(hù)作用，科学家还(hái)引入了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立(lì)，这意味(wèi)着我们需要对现(xiàn)在的(de)物(wù)理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的(de)理(lǐ)论证据(jù)，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的(de)中间区(qū)域。那么我们通过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区(qū)域到(dào)底(dǐ)是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的(de)高(gāo)清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其(qí)实这些(xiē)星系本(běn)身并(bìng)不(bù)是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不(bù)是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的(de)观(guān)测者之间(jiān)。被(bèi)一个质量超级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被(bèi)卡在了(le)中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了(le)引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也(yě)被(bèi)认为(wèi)是暗(àn)物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过(guò)了(le)130多亿(yì)年(nián)之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的(de)部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上(shàng)它们之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通(tōng)域提取和标记(jì)之后发(fā)现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗物质(zhì)，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通(tōng)物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字与解(jiě)释星系(xì)当中(zhōng)恒(héng)星运动所(suǒ)需(xū)要的暗(àn)物质(zhì)比例是一(yī)致的(de)。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了(le)一个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很(hěn)好地(dì)解释(shì)了很(hěn)多不同的(de)观(guān)测(cè)结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参(cān)与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找到(dào)了暗物质(zhì)存(cún)在的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提(tí)出了(le)数(shù)十种的(de)假想(xiǎng)目(mù)标，而(ér)要寻找这(zhè)些不同的(de)目(mù)标(biāo)粒子所需(xū)要(yào)的实验(yàn)方式也(yě)不相同。在(zài)过(guò)去的(de)几十(shí)年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗(àn)物质(zhì)”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的(de)实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发现，除了(le)一(yī)个地方(fāng)，意大(dà)利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏(cáng)着地球上最大的地(dì)学实(shí)验室，这(zhè)个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有往事不堪回首月明中什么意思解释，往事不堪回首月明中下一句是什么一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的(de)数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一(yī)样(yàng)。一些(xiē)科(kē)学家认为这(zhè)可(kě)能是人类发现暗(àn)物质的第(dì)一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是(shì)为什(shén)么暗(àn)物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着(zhe)银河(hé)系进行移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方(fāng)向与太(tài)阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在(zài)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(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的(de)时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但是这并不(bù)影(yǐng)响这个理论的(de)有效性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人(rén)员们所(suǒ)观测(cè)到的周(zhōu)期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游客的(de)数(shù)量也符合这个周期的(de)规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球(qiú)建立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特(tè)征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成(chéng)为(wèi)暗物(wù)质所存在的非(fēi)常有力的(de)证(zhèng)据(jù)了。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截(jié)至目前还(hái)无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关(guān)键(jiàn)的(de)用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一(yī)个(gè)重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落的(de)行星上，暗物质正(zhèng)在通过(guò)这样的(de)效应创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要(yào)先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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