宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的(de)？为(wèi)何会存(cún)在科学(xué)无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在(zài)过去的(de)几(jǐ)十(shí)年当中(zhōng)进行了超过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却没有发(fā)现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几百年来，当天文(wén)学家们发(fā)现某些天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会知道(dào)，周围一定有未知(zhī)的天(tiān)体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的(de)异常，推算并且(qiě)发现了海王星的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都(dōu)是应用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成就(jiù)的例(lì)子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统的(de)尺(chǐ)度当中(zhōng)，可(kě)当我们上(shàng)升到(dào)星系或者是星团的(de)尺度(dù)，事情就(jiù)开(kāi)始(shǐ)变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一(yī)个由数(shù)千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质量一般会(huì)使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一致(zhì)，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需(xū)要的数据(jù)是测量(liàng)各(gè)个星系的光度。

第二(èr)种是动力学(xué)质量的计算，是(shì)利(lì)用光谱红移(yí)测(cè)量星系团(tuán)中的各个星系(xì)相(xiāng)对于星系团的运动速度。当(dāng)测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星(xīng)系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系团(tuán)中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无(wú)法将它们束(shù)缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该(gāi)被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源(yuán)于(yú)某种(zhǒng)隐形(xíng)的(de)物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时的人们对这样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来(lái)说，距离中心(xīn)越远的恒星在其(qí)轨道上的运(yùn)行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它(tā)们(men)，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们(men)会使用(yòng)一(yī)种相对标准的方法来解(jiě)释暗(àn)物(wù)质的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异常(cháng)的(de)结果，就(jiù)认为是由暗(àn)物质的力量进入(rù)其中。

于是(shì)科学(xué)家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量了距(jù)离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不例(lì)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(xīn)2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速(sù)度远远大于理论速度，那么(me)产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是存在(zài)着(zhe)一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的(de)物质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来(lái)越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算(suàn)在星系(xì)当(dāng)中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象的(de)原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还(hái)发现了(le)一个(gè)反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星(xīng)数量却(què)只粤语顶你个肺是脏话吗，顶你个肺真正意思有(yǒu)银河(hé)系的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但(dàn)是科学(xué)家(jiā)们使用(yòng)最先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的(de)详细(xì)测量之后，发现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物(wù)质和力学定律来解释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近的(de)另一(yī)个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星(xīng)系(xì)存(cún)在。造(zào)成这(zhè)些现象的除(chú)了暗物质的(de)假说(shuō)之外，另(lìng)一种可能(néng)就是人类对引力(lì)的(de)理解还不够全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的(de)工作(zuò)方式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它(tā)们的(de)轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解的(de)方式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间(jiān)的相互(hù)作用(yòng)则是不同的方式。对(duì)于(yú)在星系团之间(jiān)的相互作用，科学家还(hái)引入了(le)外部场效应的概念(niàn)，指的(de)是在数百万光年的规模上，巨大的(de)质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对(duì)现在的物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很多人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此终结粤语顶你个肺是脏话吗，顶你个肺真正意思。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成(chéng)，类(lèi)似这样的(de)星(xīng)团(tuán)，它们大部分的(de)普通(tōng)质量都在星系的气(qì)体当(dāng)中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位于(yú)所有(yǒu)这些(xiē)气体所在(zài)的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底是(shì)不(bù)是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了(le)宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在(zài)照(zhào)片中我们(men)可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸(shēn)产生了(le)巨大的形变(biàn)。其实(shí)这(zhè)些星(xīng)系本(běn)身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问题(tí)，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的(de)观测者(zhě)之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西(xī)的(de)引力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能是超大质量的(de)黑洞或者是(shì)暗物(wù)质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它(tā)的大质(zhì)量区(qū)域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的(de粤语顶你个肺是脏话吗，顶你个肺真正意思)碰撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物(wù)质则直接(jiē)通过了(le)这个(gè)区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力(lì)透(tòu)镜(jìng)研(yán)究(jiū)也被认为是暗(àn)物质存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背景上留(liú)下了各(gè)相(xiāng)同性的微波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色(sè)的部分(fēn)表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后的二值图像进行(xíng)连通域(yù)提(tí)取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是(shì)这样(yàng)的，而随(suí)着暗(àn)物质的(de)增加(jiā)，一(yī)些(xiē)峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射(shè)的测量值，我们(men)需要的暗物(wù)质大(dà)约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解释星(xīng)系(xì)当中(zhōng)恒(héng)星运动(dòng)所需要的暗物(wù)质比例是一致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不同的观测结果。而暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙当中存(cún)在着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与任何其(qí)他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所以如(rú)果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找这些(xiē)不同的(de)目(mù)标粒(lì)子所需(xū)要的实(shí)验(yàn)方式(shì)也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过(guò)50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何(hé)实(shí)质性的发现，除了(le)一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质粒子的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在(zài)11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家认为这(zhè)可能是(shì)人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了(le)太阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么(me)如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在(zài)以(yǐ)这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的(de)，而另外(wài)半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达到(dào)完全一致，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿越暗物质流(liú)最快的时(shí)段。而在11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理(lǐ)论的(de)有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信号。当(dāng)然也(yě)可能有其(qí)他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度(dù)周期(qī)信号的差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎相同的实验室(shì)，这(zhè)里的季节与之前的实(shí)验(yàn)室正好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流的运动特征和第(dì)一个(gè)实验(yàn)室(shì)是一样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里(lǐ)可以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存(cún)在的非常(cháng)有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前(qián)还无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射(shè)一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它(tā)的(de)主镜大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提(tí)供的视(shì)野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其中一个关键的用途就是探索暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它(tā)们极(jí)有可能(néng)拥有另一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物(wù)质效(xiào)应，会支(zhī)持(chí)宇宙当(dāng)中生(shēng)命(mìng)的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进化的一个重要因素。

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(àn)物质会不(bù)会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的(de)效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到(dào)暗(àn)物质存在的实际证据。那(nà)么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我(wǒ)更新的动(dòng)力(lì)！

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