宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科学(xué)家们在过(guò)去的几十年当(dāng)中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却(què)没有发(fā)现任何(hé)的(de)有效证(zhèng)据。除了一(yī)个(gè)地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学(xué)数学原(yuán)理一(yī)书中，埃(āi)萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万有引力定(dìng)律，它(tā)揭示了宇润发乳是洗发水还是护发素，欧莱雅润发乳是洗发水还是护发素宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行轨道出(chū)现异常(cháng)，不(bù)符合万有引力(lì)定律的时候，他们就会知(zhī)道(dào)，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就通过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)的(de)异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海王星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和(hé)测量后发(fā)星(xīng)系(xì)团的质量。这(zhè)是一个(gè)由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法(fǎ)，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的质量"，需(xū)要的(de)数据是(shì)测量各个星(xīng)系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于(yú)星(xīng)系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着，后(hòu)发座星(xīng)系(xì)团有99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系(xì)的(de)速(sù)度(dù)比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这(zhè)些可(kě)见星(xīng)系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们(men)束缚(fù)在(zài)星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了这(zhè)样部(bù)分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测(cè)仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距(jù)离(lí)中心越远的(de)恒(héng)星在其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就会越(yuè)慢(màn)。但(dàn)是他们观测的结果却让人(rén)感到(dào)不可思(sī)议(yì)。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有(yǒu)足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是(shì)测量星(xīng)系当中(zhōng)气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星(xīng)系(xì)中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的(de)力(lì)量进入(rù)其中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合(hé)牛(niú)顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三(sān)悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引力定(dìng)律进行计算(suàn)，太阳系的(de)运行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向(xiàng)心加速度(dù)的(de)原因很可(kě)能就(jiù)是存在着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效(xiào)应(yīng)将星系聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存(cún)在。科(kē)学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速(sù)度，估算在(zài)星系当中暗物(wù)质的质量占整(zhěng)个(gè)星系质量的(de)85%。但(dàn)是(shì)，暗物(wù)质并不(bù)是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研(yán)究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上的(de)微小(xiǎo)差(chà)异(yì)。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理(lǐ)论(lùn)上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家(jiā)们(men)使用最先(xiān)进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是可以用(yòng)正(zhèng)常(cháng)的物质和力(lì)学定律来解释的(de)。那么又(yòu)有(yǒu)人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物(wù)质，已经被附近的(de)另一个(gè)大星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的(de)附近没有任何(hé)星(xīng)系(xì)存在。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同(tóng)尺度(dù)空间中的工作方(fāng)式(shì)是不同的(de)，这(zhè)意(yì)味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的天(tiān)体会(huì)沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方(fāng)式(shì)运动。但是(shì)上升到星系(xì)和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作(zuò)用(yòng)则是不(bù)同的方(fāng)式。对于在星系(xì)团之间的(de)相互(hù)作用，科学家还引入了(le)外部场效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的(de)规模上，巨大的质量(liàng)之间会(huì)产(chǎn)生对(duì)彼此特(tè)殊(shū)的效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着(zhe)我们需要(yào)对现在(zài)的物理定(dìng)律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质(zhì)假说理论就(jiù)此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于(yú)暗物(wù)质存在(zài)的其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团，由两个(gè)碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部分的(de)普通(tōng)质(zhì)量都在星系(xì)的(de)气体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互作用就(jiù)会导致温度(dù)的(de)急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上(shàng)，在(zài)碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星(xīng)系团大部分(fēn)的(de)质量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所在(zài)的(de)中间区(qū)域(yù)。那(nà)么我们通过什么(me)来验(yàn)证它的质量(liàng)区(qū)域到底是(shì)不是集中在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清(qīng)照片，在照片中我们可(kě)以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远镜出(chū)了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观(guān)测(cè)者之间。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现(xiàn)象就是引(yǐn)力透镜效应。这个(gè)巨大的天(tiān)体可能(néng)是(shì)超大质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对(duì)子弹星系团观测的时候，发(fā)现它的大质(zhì)量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域(yù)，并在两边形成(chéng)了(le)引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的(de)引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最古(gǔ)老的(de)光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了(le)。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了各相同性的微(wēi)波辐射。其(qí)中红(hóng)色的部(bù)分表示(shì)温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们之间(jiān)的温(wēn)差只有(yǒu)万分(fēn)之一(yī)。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景背景(jǐng)分离(lí)后的(de)二(èr)值图像进行连通域提(tí)取和标记(jì润发乳是洗发水还是护发素，欧莱雅润发乳是洗发水还是护发素)之后发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释(shì)星系(xì)当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比例是(shì)一(yī)致的。这就意味着(zhe)。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙当中存(cún)在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参(cān)与任何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了(le)数十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需要(yào)的实(shí)验方式(shì)也不(bù)相同。在过(guò)去的(de)几十年(nián)当中(zhōng)，人(rén)类为了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地(dì)球上(shàng)最大的(de)地学实验室(shì)，这个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于(yú)寻找暗物(wù)质粒子(zi)的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声(shēng)称观(guān)测到了某种信号(hào)。经过(guò)了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后(hòu)在11月(yuè)降到(dào)最低(dī)，而且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可(kě)能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的(de)第一个(gè)直接(jiē)证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系(xì)正在以220公里/秒的(de)速度围(wéi)绕着银河系进行(xíng)移动，那么(me)如果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这样的速度(dù)在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到(dào)完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的(de)情况中，太阳系相对银河系(xì)的平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这(zhè)个理论(lùn)的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研(yán)究(jiū)人员们所(suǒ)观测到的(de)周期性信号。当(dāng)然也可(kě)能(néng)有其(qí)他的情况，造(zào)成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积(jī)雪(xuě)，甚(shèn)至连(lián)意(yì)大利(lì)游客的数量也符合(hé)这个(gè)周期的规律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南(nán)半(bàn)球建(jiàn)立了(le)一(yī)个几乎相同的(de)实验室，这(zhè)里(lǐ)的(de)季节(jié)与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿(chuān)过(guò)暗物质流的(de)运动(dòng)特征和(hé)第一个实验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的(de)信号，就可以成为暗物质所存在(zài)的非常(cháng)有力(lì)的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截(jié)至目前还(hái)无法(fǎ)提(tí)供(gōng)相应(yīng)的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)相(xiāng)同，但它(tā)的(de)宽视场仪器提供的(de)视野(yě)是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的证(zhèng)实(shí)，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意味(wèi)着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的(de)效应创造生命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大前提是(shì)要(yào)先找到暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持(chí)是我更新的动力！

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