宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存在(zài)科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科(kē)学家们(men)在(zài)过(guò)去的(de)几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任(rèn)何的有效(xiào)证据(jù)。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们(men)发现某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异(yì)常(cháng)，不符合(hé)万有引(yǐn)力定(dìng)律的(de)时候，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是应用(yòng)万有引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子(zi)。但是这(zhè)些发现都是(shì)在恒星系统的尺度(dù)当(dāng)中(zhōng)，可当我们(men)上升到(dào)星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨(cí)兹(zī)威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的质(zhì)量(liàng)。这是(shì)一个由数(shù)千个(gè)星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系(xì)团(tuán)，这些(xiē)星系(xì)被引力(lì)束(shù)缚在一(yī)起。测量星系团的(de)质量(liàng)一(yī)般会使用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方(fāng)法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获(huò)得其(qí)"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需(xū)要的数(shù)据是测量各(gè)个星系的(de)光度(dù)。

第二(èr)种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对(duì)于星(xīng)系团(tuán)的运动速度。当测(cè)量结果出(chū)来之后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学质量”的(de)400倍。这意(yì)味着，后发(fā)座星系(xì)团有99%的质量(liàng)消失了(le)，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很多星系的速(sù)度比(bǐ)理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的(de)质(zhì)量所产生的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系(xì)团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘(mì)的(de)力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光(guāng)，但是(shì)它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时(shí)的人们对这(zhè)样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次(cì)出(chū)现。天文学(xué)家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离(lí)中心(xīn)越远(yuǎn)的(de)恒(héng)星在其(qí)轨道(dào)上的运行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是(shì)他们观测的(de)结果却让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种相对标准的(de)方法来(lái)解释(shì)暗物质的存在(zài)，这(zhè)种方法就是(shì)测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离(lí)星系(xì)中心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出(chū)现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的(de)力量(liàng)进入(rù)其(qí)中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太(tài)阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河(hé)系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该(gāi)是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速(sù)度的原因很可能就(jiù)是存(cún)在着(zhe)一种我们看(kàn)不(bù)到(dào)的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来(lái)越多的(de)研(yán)究人员(yuán)开始相信(xìn)暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系当中暗(àn)物质的(de)质(zhì)量(liàng)占(zhàn)整个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一可(kě)以解释这(zhè)个现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是(shì)科学(xué)家们(men)使(shǐ)用最先进(jìn)的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的(de)详细测量之(zhī)后(hòu)，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个大(dà)星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它的附(fù)近没有任(rèn)何星系存在。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了(le)暗(àn)物质的假(jiǎ)说之(zhī)外(wài)，另一种可能(néng)就是人类对引力的(de)理解还不够(gòu)全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿着它们的(de)轨道，按(àn)照我们(men)所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用(yòng)则是不同的(de)方式(shì)。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场效应(yīng)的概(gài)念，指的(de)是在数(shù)百万光年的(de)规(guī)模上，巨(jù)大(dà)的质(zhì)量之(zhī)间(jiān)会(huì)产生对(duì)彼此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让很(hěn)多人(rén)认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没法解释(shì)的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，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)部分的普通质(zhì)量(liàng)都在(zài)星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气(qì)体的(de)相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区(qū)域。那么我们通过什么(me)来(lái)验证它(tā)的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了(le)宇宙当中(zhōng)第一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并不是真的(de)被扭曲了，也(yě)不(bù)是(shì)韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题(tí)，而是这(zhè)样(yàng)极(jí)遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一个质量超级(jí)巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能是(shì)超大(dà)质(zhì)量(liàng)的黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系团(tuán)观测(cè)的时候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并(bìng)在两边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)的引力透镜(jìng)研(yán)究也被(bèi)认为(wèi)是(shì)暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此(cǐ)之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的(de)光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见(jiàn)光终(zhōng)于(yú)可(kě)以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景(jǐng)上留(liú)下(xià)了各相同性(xìng)的微波辐射(shè)。其(qí)中红色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家(jiā)们(men)通过对(duì)前景背景分离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不(bù)应该是(shì)这样的(de)，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才(cái)变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗(àn)物质的(de)本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用。所以如(rú)果能(néng)够(gòu)找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒(lì)子到(dào)底是什么？科学家(jiā)们(men)已经提出了数十种的(de)假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需(xū)要的实验方(fāng)式也不相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当中，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的(de)地学实验室(shì)，这(zhè)个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学(xué)家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收集(jí)，人(rén)们发现了一(yī)个有趣的事(shì)情(qíng)。探测率(lǜ)会(huì)在每年(nián)的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中每(měi)年都是(shì)一样。一些(xiē)科学(xué)家认为这可能是(shì)人类(lèi)发现暗物(wù)质的第一个(gè)直接证据(jù)。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河(hé)系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样的(de)速度(dù)在穿越着暗物(wù)质流(liú)，这个过(guò)程中会产生(shēng)相应的(de)振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太(tài)阳环(huán)绕银河系的方向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完(wán)全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗(侄子的老婆叫什么 姐姐的儿子是叫侄子吗àn)物质流最(zuì)快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的(de)有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这(zhè)可以用来解(jiě)释，研(yán)究人员们(men)所观(guān)测(cè)到的周期(qī)性(xìng)信号。当然(rán)也可能有其他的(de)情况，造成(chéng)这(zhè)种年(nián)度(dù)周期信号的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流(liú)的(de)运动特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的非常有力的证据了。但是(shì)由于这个实验室(shì)刚(gāng)刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望(wàng)远镜，这台(tái)太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其中一个(gè)关键(jiàn)的(de)用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结(jié)果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实(shí)验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说(shuō)是生命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理(lǐ)论得到进(jìn)一步的证实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意(yì)味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落(luò)的行星上，暗(àn)物质正在(zài)通过这样的(de)效应(yīng)创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大(dà)前提是要(yào)先(xiān)找到(dào)暗物质(zhì)存在的实(shí)际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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