宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的？为何会(huì)存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什(shén)么？人类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证据，科(kē)学家们(men)在(zài)过去的几十年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发(fā)现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭(jiē)示了(le)宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wé美人刑是什么，古代刑法美人计是什么意思n)学(xué)家们发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们(men)就(jiù)会知道，周围一定有未知(zhī)的天(tiān)体(tǐ)通过引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发(fā)现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可(kě)当我们(men)上升(shēng)到星系或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士(shì)的物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测(cè)量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一(yī)般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确(què)定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要(yào)的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很多(duō)星系的速(sù)度(dù)比理(lǐ)论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛顿的运(yùn)美人刑是什么，古代刑法美人计是什么意思动学(xué)定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法(fǎ)将它们束(shù)缚在(zài)星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时的(de)人们对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观(guān)测仙女座星系中的(de)恒星(xīng)运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速(sù)度就(jiù)会(huì)越(yuè)慢(màn)。但是他们观测的结(jié)果却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随(suí)着与中心距(jù)离的(de)增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系当(dāng)中(zhōng)如(rú)果没有(yǒu)足够(gòu)大的(de)质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测(cè)量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如(rú)果(guǒ)出(chū)现异常的结(jié)果(guǒ)，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们(men)通过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发现(xiàn)它们(men)的(de)旋转速度(dù)并(bìng)不符合(hé)牛顿的(de)力(lì)学定(dìng)律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力(lì)定律(lǜ)进(jìn)行计算(suàn)，太阳(yáng)系的(de)运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度(dù)远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就是(shì)存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整(zhěng)个星(xīng)系(xì)质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯(wéi)一(yī)可以解释(shì)这个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研(yán)究当(dāng)中，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异(yì)。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的(de)星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星(xīng)数量却(què)只有(yǒu)银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们(men)使(shǐ)用最先进(jìn)的望(wàng)远镜对其进行了(le)40个(gè)小(xiǎo)时的(de)详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运(yùn)动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和力学定律来(lái)解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该星系的(de)暗物(wù)质，已经被附近的另(lìng)一个(gè)大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的(de)附近没(méi)有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的(de)除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解还不(bù)够全面，引力(lì)很(hěn)可(kě)能在不同(tóng)尺度空(kōng)间中的工作(zuò)方式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星(xīng)系和星(xīng)团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了外部(bù)场效应的(de)概念，指的是(shì)在数百万光年(nián)的规(guī)模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产生对彼此特(tè)殊(shū)的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味(wèi)着我们需(xū)要(yào)对现在的物理定律进行修正，这些发现也让(ràng)很(hěn)多人认(rèn)为暗物(wù)质假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在(zài)宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位于(yú)所(suǒ)有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的(de)质(zhì)量区域(yù)到底是(shì)不是(shì)集中在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空(kōng)望远镜传回(huí)了(le)宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨(jù)大的(de)形变。其实这些星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问题，而(ér)是(shì)这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测(cè)者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是(shì)超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测(cè)的时候，发现它(tā)的大质(zhì)量区域并不(bù)是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗(àn)物质则(zé)直接通过了这个区域(yù)，并(bìng)在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认为是暗(àn)物质存(cún)在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐射(shè)。其中(zhōng)红(hóng)色的部分(fēn)表(biǎo)示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域(yù)，但实(shí)际上它(tā)们之间的温差只有万(wàn)分之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前景背(bèi)景分离后(hòu)的二值图像进行连通域(yù)提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变(biàn)得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字与(yǔ)解释星(xīng)系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需(xū)要的暗(àn)物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不(bù)同的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不(bù)参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如果(guǒ)能(néng)够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了(le)暗物质存在(zài)的实(shí)际(jì)证据(jù)。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们(men)已经提出了数十(shí)种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实(shí)验方式也(yě)不(bù)相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎(hū)不(bù)会(huì)与常(cháng)规物(wù)质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发现，除(chú)了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地(dì)球上(shàng)最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学(xué)家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数(shù)据收集，人们(men)发现(xiàn)了一个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率会(huì)在每年的(de)6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低(dī)，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一(yī)些科学家认为这可能是(shì)人类发(fā)现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么(me)暗物(wù)质会产生周期性的(de)年度(dù)信号呢(ne)？刚才我们讲了太(tài)阳系(xì)正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会(huì)产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方向是一致的(de)，而另(lìng)外半年(nián)则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月(yuè)份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最(zuì)快的(de)时段。而(ér)在(zài)11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学(xué)家认为(wèi)这可以用来(lái)解释，研究人(rén)员(yuán)们所观测到(dào)的周期(qī)性(xìng)信(xìn)号。当然也可(kě)能(néng)有(yǒu)其他(tā)的(de)情(qíng)况(kuàng)，造成这种年(nián)度(dù)周(zhōu)期信号的(de)差(chà)异也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的(de)数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特(tè)征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可(kě)以得到相同的(de)信号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在的非常有力的证(zhèng)据(jù)了(le)。但是由于这(zhè)个实(shí)验室(shì)刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供(gōng)相应(yīng)的数据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪器提供的(de)视(shì)野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用途就(jiù)是(shì)探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探(tàn)测的结(jié)果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒(lì)子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗物质会(huì)不会意味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这(zhè)样的效应(yīng)创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存(cún)在(zài)的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质(zhì)到(dào)底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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