宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存(cún)在科学无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在(zài)过去的(de)几十(shí)年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次(cì)的长期实验，但(dàn)是却(què)没(méi)有发现任何(hé)的(de)有效证据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们(men)发(fā)现某些天(tiān)体运行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不(bù)符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知的(de)天体通过引力在(zài)摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并(bìng)且发现了(le)海(hǎi)王星的存在(zài)。另外(wài)，哈(hā)雷彗(huì)星(xīng)、冥(míng)王星(xīng)的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是(shì)在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情(qíng)就(jiù)开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团的质量。这是(shì)一个由数千个(gè)星(xīng)系所组成(chéng)的(de)巨(jù)大星系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力(lì)束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般会(huì)使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结(jié)果一致，就(jiù)可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的(de)数(shù)据是测量各个星系的光度。

第(dì)二(èr)种(zhǒng)是动(dòng)力学(xué)质(zhì)量的计算，是利用光谱红(hóng)移测(cè)量星系团中的各个星系相(xiāng)对于(yú)星系团(tuán)的运动速(sù)度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星(xīng)系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以可见光(guāng)的形(xíng)式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的(de)过(guò)程(chéng)中，兹威基发现星系(xì)团中很(hěn)多(duō)星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星(xīng)系团(tuán)之外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提出了(le)这样部分不(bù)可见的(de)暗(àn)质，它不发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是(shì)它(tā)们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之周深是男的还是女的 周深是哪个公司的艺人后，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理论上来(lái)说，距离中心越远的(de)恒(héng)星在其轨道(dào)上的(de)运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感(gǎn)到(dào)不可(kě)思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如(rú)果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的(de)恒星早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家(jiā)们会使用一(yī)种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的(de)存(cún)在，这(zhè)种方法就是测量星系(xì)当中(zhōng)气体(tǐ)在(zài)X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心(xīn)的(de)距离，以(yǐ)及(jí)在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果(guǒ)出(chū)现异常(cháng)的结果，就(jiù)认(rèn)为是(shì)由暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学(xué)家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元素，发(fā)现它(tā)们的(de)旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳系也(yě)不(bù)例(lì)外，太阳系位(wèi)于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银(yín)河周深是男的还是女的 周深是哪个公司的艺人(hé)系(xì)中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万(wàn)有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可能(néng)就是存在(zài)着(zhe)一种我们看(kàn)不(bù)到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的(de)研究(jiū)人(rén)员开始相信暗(àn)物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据星系(xì)外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在(zài)星系当中暗物质(zhì)的(de)质量占整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不是(shì)唯(wéi)一可(kě)以解释这个现象的原因。在(zài)一(yī)项新的(de)研究当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银(yín)河系(xì)不多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存在暗物质，否则就会(huì)分(fēn)崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使用最(zuì)先进(jìn)的望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人(rén)提(tí)出，也许该(gāi)星系的(de)暗物质，已经被附(fù)近的(de)另一个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪的(de)是，它的附近没有任何(hé)星系(xì)存(cún)在。造成这些现象(xiàng)的除(chú)了暗(àn)物质的假说之外，另一种可(kě)能(néng)就(jiù)是人(rén)类对引(yǐn)力的理(lǐ)解(jiě)还不(bù)够全面，引(yǐn)力(lì)很可能(néng)在不(bù)同尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿(yán)着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作(zuò)用则是不(bù)同的(de)方式。对于在星系团(tuán)之间的(de)相互作用，科(kē)学家还引(yǐn)入(rù)了外部(bù)场效应的概念(niàn)，指的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的(de)质量(liàng)之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)还(hái)有关(guān)于(yú)暗物(wù)质存在的其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解(jiě)释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的(de)中间区域(yù)。那么(me)我们通过(guò)什么(me)来验证它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一(yī)张全彩的高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地看(kàn)到很(hěn)多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的(de)被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观测者之间。被(bèi)一个(gè)质量超级巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星(xīng)系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星(xīng)系团观测的时(shí)候(hòu)，发现(xiàn)它(tā)的大质量区域并不是(shì)在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生全部的(de)碰撞时，可(kě)被观测到的(de)质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了(le)中(zhōng)间(jiān)，暗物质则(zé)直接通过(guò)了这个(gè)区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也被认为(wèi)是暗物(wù)质存在的(de)迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终于(yú)可以畅通无(wú)阻地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各(gè)相(xiāng)同性(xìng)的(de)微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它(tā)们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离(lí)后(hòu)的二值图像进行连(lián)通域(yù)提取和(hé)标记之(zhī)后(hòu)发(fā)现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质(zhì)，图形看起来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随(suí)着暗物质的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗(àn)物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质(zhì)比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意味(wèi)着。

用了一(yī)个(gè)简单(dān)的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地(dì)解释了(le)很多不同(tóng)的(de)观测结(jié)果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来相(xiāng)互(hù)作用。所以如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒(lì)子的存(cún)在，就相当于(yú)找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科(kē)学(xué)家们(men)已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要的实(shí)验方式(shì)也不相同。在过去的(de)几十年当中，人(rén)类为了(le)寻(xún)找这(zhè)些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有任何实质性的(de)发现，除了一(yī)个地方(fāng)，意大利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年的(de)数(shù)据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的(de)6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而(ér)且在20年(nián)当中每年都是(shì)一(yī)样。一些(xiē)科学家认(rèn)为(wèi)这可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是(shì)为什么(me)暗(àn)物质(zhì)会产生周期性(xìng)的(de)年度(dù)信号(hào)呢？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河(hé)系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方(fāng)向与太阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完全(quán)一(yī)致，这(zhè)是理论(lùn)上(shàng)地球(qiú)穿越暗(àn)物(wù)质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最(zuì)慢(màn)值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能(néng)有其(qí)他的(de)情况，造成(chéng)这种年(nián)度周期信号的差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们又在南(nán)半(bàn)球(qiú)建立(lì)了一个几(jǐ)乎(hū)相同的(de)实验室，这里(lǐ)的(de)季(jì)节与之前的(de)实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动特征和第一个(gè)实验(yàn)室是一(yī)样的(de)。

因此(cǐ)，如(rú)果在(zài)这里可(kě)以得到相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物(wù)质所存在的(de)非常有(yǒu)力的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目(mù)前还(hái)无法提供相(xiāng)应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但(dàn)它(tā)的宽视(shì)场仪器(qì)提供的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其(qí)中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥(ào)秘，对(duì)于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物(wù)质存在(zài)，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生(shēng)命(mìng)的(de)诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论(lùn)得到进(jìn)一步的证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)的暗(àn)物(wù)质会不会意味(wèi)着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇宙当中某个(gè)角落的(de)行星上，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的(de)效应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的(de)大前提是(shì)要先(xiān)找到暗物质存(cún)在(zài)的实(shí)际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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