宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的(de)？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是什么(me)？人类为了寻找暗物(wù)质存(cún)在的(de)证据，科学家们在(zài)过去的(de)几(jǐ)十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却(què)没(méi)有(yǒu)发现任何(hé)的(de)有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学数学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几(jǐ)百年来(lái)，当(dāng)天文学家们发(fā)现某些天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(huì)知道，周(zhōu)围一定有未知的(de)天(tiān)体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过(guò)天(tiān)王星运(yùn)行轨(guǐ)道的(de)异常，推算并(bìng)且发(fā)现了(le)海王星(xīng)的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些发(fā)现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在(zài)研究(jiū)和(hé)测(cè)量后发星系团(tuán)的质(zhì)量。这是(shì)一个由数(shù)千(qiān)个星系(xì)所组成(chéng)的巨(jù)大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一(yī)般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结(jié)果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测量各(gè)个星系的(de)光度。

第二种是动力学质量的(de)计算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光(guāng)的(de)形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量(liàng)所(suǒ)产(chǎn)生(shēng)的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它(tā)们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一(yī)种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来(lái)源(yuán)于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分(fēn)不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时(shí)的人们(men)对这样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再一(yī)次(cì)出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就会越慢(màn)。但是(shì)他们(men)观测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距(jù)离的增加(jiā)，恒(héng)星的(de)旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸(xī)引它们(men)，这些(xiē)外(wài)围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标准的方法来解(jiě)释(shì)暗物质的存在(zài)，这种方(fāng)法就是测(cè)量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结(jié)果，就认为是(shì)由暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中心更远距离的(de)氢元(yuán)素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛顿的(de)力(lì)学(xué)定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例外，太阳系(xì)位于(yú)银(yín)河系的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加(jiā)速度的原因(yīn)很可(kě)能就是存在(zài)着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系(xì)外(wài)恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物(wù)质的(de)质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学(xué)家(jiā)们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的(de)微小差异。另外，天文(wén)学家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系(xì)当中存在的恒星数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该星系必须存在(zài)暗物质(zhì)，否则就(jiù)会分(fēn)崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望远镜对(duì)其进(jìn)行(xíng)了40个小时的(de)详细(xì)测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中的(de)恒(héng)星运动是(shì)可以用正常的物(wù)质和力(lì)学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解(jiě)释的。那(nà)么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的(de)另一个大星系剥离了(le)。奇(qí)怪的(de)是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星系存在。造成(chéng)这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类(lèi)对引力(lì)的理解还不够全(quán)面，引力(lì)很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中(zhōng)的工作方式是(shì)不同的，这意味(wèi)着在(zài)行(xíng)星系(xì)尺度(dù)中的天体会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不(bù)同的方式。对于在(zài)星系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是(shì)在(zài)数(shù)百万光年的(de)规模上，巨大(dà)的(de)质(zhì)量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律(lǜ)进行修(xiū)正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认为暗(àn)物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没(méi)法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气(qì)体的相互作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部(bù)分(fēn)的质量(liàng)将位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所在的中间(jiān)区域。那(nà)么我们通过什么(me)来(lái)验证(zhèng)它的质量区(qū)域到(dào)底(dǐ)是(shì)不是集中(zhōng)在(zài)中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当(dāng)中第(dì)一(yī)张全彩的高清照片(piàn)，在照片(piàn)中我们可(kě)以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的(de)形变。其(qí)实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的(de)天(tiān)体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的(de)东西的引(yǐn)力(lì)，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时(shí)候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好的解(jiě)释(shì)方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接(jiē)通过了这个(gè)区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引(yǐn)力(lì)透镜。对子(zi)弹星系团的引(yǐn)力透(tòu)镜研(yán)究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄(qì)今为止最(zuì)好(hǎo)的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光终于(yú)可(kě)以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。经过(guò)了(le)130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下了(le)各相(xiāng)同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差(chà)只有(yǒu)万分之一。

科(kē)学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域(yù)提取和标(biāo)记(jì)之后(hòu)发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随(suí)着暗物(wù)质的(de)增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需(xū)要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类(lèi)型(xíng)的粒子，它们(men)不参与任何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互(hù)作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际(jì)证据(jù)。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提(tí)出了数(shù)十种(zhǒng)的(de)假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些不同的目标(biāo)粒子(zi)所需要(yào)的(de)实验(yàn)方(fāng)式也(yě)不相同。在过去(qù)的(de)几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的(de)实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大(dà)利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处(chù)的(de)地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的地学(xué)实验室(shì)，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器(qì)，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称(chēng)观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了20多年(nián)的数特朗普是哪个党派的 特朗普是美国第几任eight: 24px;'>特朗普是哪个党派的 特朗普是美国第几任据收(shōu)集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每(měi)年的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗(àn)物质的第一(yī)个直接证(zhèng)据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们(men)也在以(yǐ)这样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗(àn)物(wù)质流(liú)，这(zhè)个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)太(tài)阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致(zhì)，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值。尽管在实(shí)际的(de)情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影(yǐng)响这个(gè)理论的有效性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人员们所观(guān)测(cè)到(dào)的(de)周(zhōu)期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异(yì)也可(kě)能(néng)是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球(qiú)建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的(de)实验室，这里的季节与之(zhī)前的(de)实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的(de)信号，就可以成为暗物(wù)质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不(bù)久，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途(tú)就(jiù)是探索暗(àn)物质背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测(cè)的(de)结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中(zhōng)心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)暗物质存(cún)在(zài)，它们极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找到暗物质存(cún)在的(de)实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底存不存(cún)在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支(zhī)持是我更新的动力！

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