宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科(kē)学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据，科学家们(men)在过(guò)去(qù)的几十年当(dāng)中进行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年出(chū)版的(de)自然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运(yùn)动的(de)规律。往(wǎng)后的(de)几百年来，当天文学家(jiā)们(men)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(de)时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道的异(yì)常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在(zài)。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引力定律所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是(shì)在恒星(xīng)系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当我们(men)上(shàng)升到星系或(huò)者是星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在研究和(hé)测量(liàng)后发(fā)星(xīng)系团的质(zhì)量(liàng)。这是一个由数千个(gè)星系(xì)所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚在一起。测量星(xīng)系团(tuán)的(de)质(zhì)量一般会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结(jié)果一致，就可以(yǐ)确(què)定其质(zhì)量的范围。

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

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个(gè)星系相对(duì)于星系团的运(yùn)动速度。当测量结(jié)果出来(lái)之后，兹(zī)威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失了(le)，或(huò)者(zhě)说这99%的质(zhì)量(liàng)并不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系的(de)速度比理论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的质(zhì)量(liàng)所产生的引(yǐn)力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛(pāo)出(chū)星系团(tuán)之(zhī)外(wài)了，除(chú)非有一种神秘(mì)的力量(liàng)在起作用，这种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据(jù)此，兹(zī)维基提出(chū)了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的质量。只是(shì)当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再一(yī)次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上(shàng)来说，距(jù)离中心越远的(de)恒星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观(guān)测(cè)的(de)结果(guǒ)却让人感到(dào)不(bù)可(kě)思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的(de)旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当(dāng)中如果(guǒ)没有足够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们，这(zhè)些外(wài)围的(de)恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会(huì)使用(yòng)一(yī)种相对(duì)标(biāo)准(zhǔn)的(de)方(fāng)法来解释(shì)暗物质(zhì)的存(cún)在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是科学家们通过射(shè)电望远镜(jìng)测量了距离星系(xì)中心(xīn)更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)并(bìng)不符(fú)合(hé)牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距(jù)离(lí)银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银河(hé)系旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因(yīn)很(hěn)可能就(jiù)是存在着一种我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这些(xiē)暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研究人员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的存在。科(kē)学家根据星系外(wài)恒(héng)星(xīng)轨道的(de)速度，估算(suàn)在(zài)星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整个(gè)星(xīng)系(xì)质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物(wù)质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间(jiān)，也(yě)会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学(xué)家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5唐嫣是一线女明星吗，唐嫣是不是一线明星亿光年(nián)，大小和银河(hé)系不多(duō)，但是星系当中存(cún)在(zài)的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在暗(àn)物(wù)质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最(zuì)先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒(héng)星运(yùn)动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来(lái)解释的(de)。那(nà)么又有人提(tí)出，也(yě)许该星系的暗(àn)物质，已经被附近(jìn)的(de)另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是(shì)，它的(de)附近(jìn)没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物(wù)质的假说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是(shì)人类(lèi)对引力的理解还(hái)不够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是(shì)不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运(yùn)动(dòng)。但(dàn)是上升到(dào)星系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间(jiān)的相互作用则(zé)是(shì)不同的方式。对于在星系团之间(jiān)的(de)相互作用，科学家还引入了外部场效应(yīng)的(de)概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大的质(zhì)量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对(duì)现(xiàn)在的物(wù)理定(dìng)律进行修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质(zhì)假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类(lèi)似(shì)这样的(de)星团，它(tā)们大部(bù)分的(de)普通质量都在(zài)星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就(jiù)会(huì)导致温(wēn)度的急(jí)剧(jù)升高，速度(dù)大(dà)幅(fú)降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大(dà)部分(fēn)的(de)质量将位(wèi)于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那么(me)我们通过什(shén)么来验证它(tā)的质量区域到(dào)底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全(quán)彩的(de)高清(qīng)照(zhào)片，在照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形(xíng)变。其实这些星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地(dì)球(qiú)上的观测者(zhě)之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星(xīng)系的光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨大的(de)天体可(kě)能(néng)是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞(dòng)或者(zhě)是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人们对子(zi)弹星系团(tuán)观测(cè)的(de)时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被认(rèn)为是暗(àn)物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年(nián)之后(hòu)，可见(jiàn)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(nián)之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留下(xià)了(le)各相同性的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色(sè)的部分(fēn)表示(shì)温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际(jì)上它们(men)之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科(kē)学家们通过对前(qián)景背景分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进(jìn)行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是(shì)这样的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射(shè)的(de)测量(liàng)值(zhí)，我们(men)需要(yào)的(de)暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星系(xì)当(dāng)中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存(cún)在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引力来相互(hù)作用(yòng)。所(suǒ)以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质存(cún)在的实(shí)际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科学(xué)家们(men)已经提(tí)出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要(yào)的实(shí)验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作用的(de)“暗物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进(jìn)行了超过(guò)50次的(de)实验，却没有任何实质(zhì)性的(de)发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒(lì)子的(de)周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科(kē)学家声称观测到了(le)某种信(xìn)号。经过了(le)20多年(nián)的数据收集，人(rén)们发现了(le)一个有趣(qù)的(de)事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在(唐嫣是一线女明星吗，唐嫣是不是一线明星zài)11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们(men)讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围绕着银(yín)河系(xì)进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们也在以这样的速(sù)度在(zài)穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地(dì)球(qiú)又(yòu)以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳(yáng)的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流(liú)最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实(shí)际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银(yín)河系(xì)的(de)平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期(qī)性(xìng)信号。当然(rán)也可能有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这种年度(dù)周期(qī)信号的差异也(yě)可(kě)能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立(lì)了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物(wù)质(zhì)流的运动(dòng)特征和第(dì)一个实(shí)验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质(zhì)所存在的非常有力的(de)证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验室(shì)刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前(qián)还无法提供相应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中(zhōng)一(yī)个关(guān)键的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘(mì)，对(duì)于(yú)探(tàn)测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实(shí)验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科(kē)学(xué)家(jiā)丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯(sī)特(tè)芬研究发(fā)现，如(rú)果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会支持(chí)宇(yǔ)宙(zhòu)当中生(shēng)命的(de)诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进一步的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个(gè)角(jiǎo)落的(de)行(xíng)星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通过(guò)这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在(zài)的(de)实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是(shì)我更新(xīn)的动(dòng)力！

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