宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是(shì)什么(me)？人类为(wèi)了寻(xún)找暗物(wù)质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过去(qù)的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却(què)没有发(fā)现任何的有效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨道出现异常(cháng)，不符(fú)合万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的天体通过(guò)引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发(fā)现(xiàn)了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现(xiàn)都是应用(yòng)万(wàn)有引力定(dìng)律所取得重大天文(wén)成(chéng)就的例子。但是(shì)这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可当我们(men)上升(shēng)到星系(xì)或者是星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理(lǐ)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(zhì)量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨(jù)大(dà)星(xīng)系团，这(zhè)些星系(xì)被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光(guāng)度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个(gè)星系的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移(yí)测量星系团中的各个星系(xì)相对于(yú)星系团(tuán)的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质(zhì)量(liàng)”竟然(rán)是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的速(sù)度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系(xì)的(de)质量(liàng)所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了(le)，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道上的运(yùn)行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一种相对(duì)标(biāo)准的方法来解释暗物(wù)质(zhì)的存在(zài)，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中(zhōng)心的距(jù)离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的(de)旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三(sān)悬臂之(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(xíng)计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系旋转，这个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速(sù)度，那么产生以上这种向心加速度的原因很(hěn)可(kě)能就是存在(zài)着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集(jí)在(zài)了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗物质(zhì)的存(cún)在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占整个星(xīng)系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一(yī)可以解释这(zhè)个现象的(de)原因(yīn)。在一(yī)项新的研(yán)究当(dāng)中，科(kē)学家们(men)发现，几乎没(méi)有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发(fā)现了一个反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离地球(qiú)大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒星数(shù)量却(què)只有银河(hé)系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必(bì)须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细测(cè)量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物(wù)质(zhì)和(hé)力学(xué)定律来解释的。那么(me)又有人提出，也许该星系的(de)暗物(wù)质，已经被附(fù)近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对(duì)引力的(de)理(lǐ)解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力很可(kě)能在(zài)不同尺度空间中的工作方(fāng)式(shì)是不同(tóng)的，这(zhè)意味(wèi)着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互(hù)作用则是不同(tóng)的(de)方式。对于在星系团之间的(de)相互作(zuò)用(yòng)，科学家(jiā)还引入了(le)外部场效应的(de)概(gài)念，指的(de)是(shì)在数百万光年的规(guī)模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产生对彼此特殊(shū)的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在(zài)的(de)物理定律进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多人(rén)认(rèn)为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的(de)其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的(de)星系(xì)团所(suǒ)组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体(tǐ)的(de)相互作用就会(huì)导(dǎo)致温度的(de)急(jí)剧升高，速(sù)度大(dà)幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过(guò)什(shén)么来验证它(tā)的质量(liàng)区(qū)域(yù)到底(dǐ)是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)第(dì)一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本(běn)身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题(tí)，而(ér)是(shì)这样极遥远的天体和我们(men)地球(qiú)上(shàng)的(de)观(guān)测者之间。被(bèi)一个质量(liàng)超(chāo)级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质(zhì)量的东(dōng)西的引力(lì)，会使身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大(dà)的(de)天体(tǐ)可(kě)能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释(shì)方法就(ji伊朗打工一个月多少钱，伊朗工资多少钱一个月ù)是当星团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域(yù)，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的(de)引(yǐn)力透镜研(yán)究(jiū)也被认(rèn)为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除(chú)此(cǐ)之外(wài)，还(hái)有(yǒu)来自(zì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的(de)微波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分表示温度较高的(de)区域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它们(men)之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离后的二值图(tú)像进行连(lián)通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图(tú)形(xíng)看起来不应(yīng)该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值(zhí)的(de)幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的(de)暗物质大约是普(pǔ)通物(wù)质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星系当(dāng)中恒(héng)星运动所需要的暗物(wù)质比例(lì)是一致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个简单的理论(lùn)框架，就(jiù)很好地解释了(le)很多不(bù)同的观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任(rèn)何其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒(lì)子的(de)存在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的实(shí)际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已伊朗打工一个月多少钱，伊朗工资多少钱一个月经提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这些不(bù)同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不(bù)相同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当中，人类为了寻(xún)找这些看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却(què)没有任(rèn)何实(shí)质性的发现，除了一(yī)个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最(zuì)大的地学(xué)实(shí)验室(shì)，这(zhè)个实(shí)验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了(le)某种信号。经过了20多年的(de)数据(jù)收集(jí)，人们发(fā)现(xiàn)了一个(gè)有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份(fèn)达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都(dōu)是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着(zhe)银(yín)河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达(dá)到(dào)完全(quán)一致，这是(shì)理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质流最(zuì)快的(de)时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可(kě)以用来解(jiě)释，研究(jiū)人员们所(suǒ)观(guān)测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可能有(yǒu)其他的(de)情况，造(zào)成这种年(nián)度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上(shàng)的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游客的数量也符(fú)合这个(gè)周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流的(de)运动特征(zhēng)和第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得(dé)到相(xiāng)同(tóng)的信号(hào)，就可以成为暗物(wù)质所存(cún)在的非(fēi)常有力的证据了(le)。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截(jié)至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野(yě)是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可(kě)能拥有另一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物(wù)质(zhì)效应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生(shēng)命的(de)诞生，或者说(shuō)是(shì)生(shēng)命进化的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到(dào)进(jìn)一步的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不会意味着人(rén)类并不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质(zhì)正在(zài)通过这样的(de)效应创造生(shēng)命(mìng)。当然(rán)，这些推(tuī)论的(de)大前提是要先找到(dào)暗物质存(cún)在的实(shí)际证据。那(nà)么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得(dé)暗物(wù)质(zhì)到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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