宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗(àn)物质存在的证据(jù)，科(kē)学家(jiā)们在过去的几十(shí)年当中进行了(le)超过(guò)50次的长期实验，但是(shì)却没(méi)有(yǒu)发现任何(hé)的有效证据(jù)。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规律。往后的几百年来，当天文学家们发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过天(tiān)王星运行(xíng)轨道的异常，推算并(bìng)且(qiě)发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发(fā)现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这些发现都(dōu)是(shì)在恒星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星系(xì)或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗里茨兹(zī)威基正在研(yán)究和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成(chéng)的巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测(cè)量星系团(tuán)的(de)质量一般会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其(qí)质量(liàng)的范围。

第一种是获(huò)得(dé)其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种是动力学质量(liàng)的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于星系团的运(yùn)动(dòng)速度(dù)。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量(liàng)”的(de)4不粘人的情人男人喜欢吗，男人睡情人是不是越来越有感情00倍。这(zhè)意味(wèi)着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了(le)，或(huò)者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星(xīng)系的(de)质量所(suǒ)产生的(de)引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出(chū)了这样部分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的(de)人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才再一次出现(xiàn)。天(tiān)文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们(men)观测的结(jié)果却让人感到不可(kě)思(sī)议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如(rú)果没有足(zú)够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方法来解释(shì)暗物质的存(cún)在(zài)，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学家们通(tōng)过射(shè)电望远镜测量了距离(lí)星(xīng)系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们(men)的太(tài)阳系也不例外(wài)，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太(tài)阳(yáng)系(xì)的运(yùn)行速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度(dù)围(wéi)绕(rào)银河系(xì)旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大于(yú)理论速(sù)度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能(néng)就是(shì)存(cún)在(zài)着一(yī)种我们看不到的(de)物质，是这些暗(àn)物(wù)质的引力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科学(xué)家根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的(de)质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究(jiū)当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却只有银河系(xì)的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗(àn)物(wù)质，否则(zé)就(jiù)会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最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)现星系中的恒星(xīng)运动是可以(yǐ)用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么(me)又有人提出(chū)，也许(xǔ)该星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一个大星系(xì)剥离了(le)。奇(qí)怪的(de)是，它(tā)的附(fù)近没有任何(hé)星(xīng)系(xì)存在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说(shuō)之外，另(lìng)一种可能(néng)就(jiù)是人类(lèi)对引(yǐn)力的(de)理解还不(bù)够(gòu)全面，引力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我(wǒ)们所理(lǐ)解(jiě)的(de)方式运动。但(dàn)是(shì)上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的(de)方式。对(duì)于(yú)在星(xīng)系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部(bù)场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数(shù)百万光年的(de)规模上，巨(jù)大(dà)的质量之间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意(yì)味着我们需(xū)要对(duì)现(xiàn)在的物理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些(xiē)发现也让(ràng)很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是(shì)在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据(jù)，这些(xiē)理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团(tuán)所组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团，它们大部(bù)分(fēn)的普通质量都在(zài)星系的(de)气(qì)体当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时(sh不粘人的情人男人喜欢吗，男人睡情人是不是越来越有感情í)发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作用(yòng)就会导致温度(dù)的急剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星(xīng)系(xì)团大(dà)部分的质量(liàng)将位(wèi)于(yú)所有这些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们(men)通(tōng)过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了宇宙当中第(dì)一张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产生了(le)巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身(shēn)并不是(shì)真的被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问题，而是这样(yàng)极(jí)遥(yáo)远的天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东(dōng)西的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的(de)光都发(fā)生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团(tuán)观测(cè)的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量(liàng)区(qū)域并不是在中间(jiān)，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观(guān)测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则(zé)直接通过(guò)了这(zhè)个区(qū)域，并在两边(biān)形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是(shì)暗物质存(cún)在的(de)迄今为止最好的理论(lùn)证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最(zuì)古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上(shàng)留(liú)下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们(men)通(tōng)过对(duì)前景背景分离后的二值图像进行连(lián)通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应(yīng)该是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物(wù)质(zhì)大约(yuē)是普通(tōng)物质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与解释星(xīng)系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测(cè)结果。而暗(àn)物质(zhì)的(de)本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存在着某种类型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与任何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存(cún)在(zài)，就相当于找到了暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的(de)假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的目(mù)标粒子所需要的实验方式也不相同。在(zài)过去的(de)几十年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些(xiē)看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗(àn)物(wù)质”，科学(xué)家们已经进(jìn)行了超过50次(cì)的(de)实验，却没有任(rèn)何实(shí)质性(xìng)的发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大利的(de)格兰萨索山(shān)，隶(lì)属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的(de)地下矿井当中，藏着地(dì)球(qiú)上最大的地(dì)学实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到了(le)某种信号。经过了(le)20多年的(de)数据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率会(huì)在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每(měi)年都是一样。一些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物(wù)质的第一(yī)个(gè)直接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系(xì)进(jìn)行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的(de)方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与太阳(yáng)的(de)方向正好达到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在(zài)实际(jì)的情况中，太阳系相对银河(hé)系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观测到的(de)周期性信号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异(yì)也可能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游客(kè)的(de)数量也符合(hé)这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在(zài)南(nán)半球建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相(xiāng)反，而在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信号(hào)，就(jiù)可以成为暗物质所存在(zài)的非常有力的证据(jù)了。但是(shì)由(yóu)于这个实验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的(de)数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新的望(wàng)远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜其(qí)中一个(gè)关键的(de)用途就是探索暗物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于探(tàn)测的(de)结果，我们只能拭目以(yǐ)待(dài)了。费米实(shí)验室(shì)粒(lì)子天体物理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘的(de)效(xiào)应，这种暗物质效应(yīng)，会(huì)支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的(de)一个重要因素。

如(rú)果这一(yī)理(lǐ)论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的(de)效应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的大(dà)前(qián)提是要(yào)先找到暗(àn)物质存在的(de)实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力(lì)！

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