宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存(cún)在(zài)的证据，科(kē)学家(jiā)们在过去的几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)进行了超过50次的(de)长期实验，但是(shì)却没有发(fā)现任何(hé)的有效证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数(shù)学(xué)原理(lǐ)一(yī)书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了(le)万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知的(de)天体通过引力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异(yì)常，推(tuī)算(suàn)并且发现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得(dé)重(zhòng)大天(tiān)文成就的例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是(shì)在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上(shàng)升到(dào)星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发星系团(tuán)的(de)质量。这(zhè)是(shì)一个由数千个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质(zhì)量一(yī)般会(huì)使(shǐ)用(yòng)到两(liǎng)种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获得其(qí)"光度学的(de)质量"，需(xū)要的(de)数据是测量(liàng)各个星系(xì)的(de)光度(dù)。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红(hóng)移(yí)测量星系(xì)团中的各(gè)个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测(cè)量结果出来(lái)之(zhī)后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以可见光的(de)形式所(suǒ)存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团(tuán)中很多星(xīng)系(xì)的速(sù)度比理(lǐ)论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可(kě)见星(xīng)系的质(zhì)量所产生(shēng)的引力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们(men)早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该(gāi)被抛出星(xīng)系团之外了，除(chú)非有一种神(shén)秘(mì)的(de)力量(liàng)在起(qǐ)作(zuò)用(yòng)，这(zhè)种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人(rén)们对这样的一(yī)种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一(yī)次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在观测仙女座星(xīng)系中的(de)恒星运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距(jù)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(tā)们观(guān)测的结(jié)果(guǒ)却(què)让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)，在星系(xì)当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒(héng)星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们(men)会使用(yòng)一(yī)种相对(duì)标(biāo)准的方法(fǎ)来解释(shì)暗(àn)物质的存(cún)在，这(zhè)种方法(fǎ)就是(shì)测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质的力(lì)量进入(rù)其中。

于是科(kē)学家(jiā)们(men)通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星系中心更(gèng)远距(jù)离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学(xué)定(dìng)律。我(wǒ)们的太(tài)阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河(hé)系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速(sù)度远远大于理论速(sù)度(dù)，那么产生以上这种向心(xīn)加速(sù)度的原因很(hěn)可能就(jiù)是存在(zài)着一种我们看不(bù)到的物(wù)质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效应将星系(xì)聚(jù)集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越来越多的(de)研(yán)究(jiū)人(rén)员开始相信(xìn)暗(àn)物质的存在。科(kē)学(xué)家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因(yīn)。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的(de)遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现速(sù)度上(shàng)的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有银河(hé)系(xì)的千(qiān)分(fēn)之一。

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所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析(xī)。但是科学家们(men)使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时(shí)的详细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗(àn)物质(zhì)，已(yǐ)经被附(fù)近的另(lìng)一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它的附近没(méi)有任何(hé)星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗(àn)物(wù)质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类(lèi)对引力的理解(jiě)还(hái)不够(gòu)全面，引(yǐn)力(lì)很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺度(dù)中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我们(men)所理解的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作(zuò)用则是不同(tóng)的方式(shì)。对(duì)于在星系(xì)团之间的(de)相(xiāng)互作用，科(kē)学家(jiā)还引入了外部(bù)场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之(zhī)间会(huì)产生对彼此特(tè)殊(shū)的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立(lì)，这意味着我们需(xū)要(yào)对(duì)现在(zài)的物理(lǐ)定律进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也(yě)让(ràng)很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的(de)理(lǐ)论证据(jù)，这些理(lǐ)论证据是(shì)蒙德(dé)理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿(yì)光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹(dàn)星系(xì)团大部分的(de)质(zhì)量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么(me)我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我们可(kě)以明显地看到很(hěn)多星系似乎(hū)被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形变。其(qí)实这些星系(xì)本身并(bìng)不是(shì)真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球(qiú)上的观测(cè)者之间。被一(yī)个(gè)质(zhì)量(liàng)超级(jí)巨大(dà)的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是(shì)引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的天体可能是超世界上哪个国家女人最开放大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗(àn)物质(zhì)。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不(bù)是在中间(jiān)，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释(shì)方法(fǎ)就是当星团发生全(quán)部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量气(qì)体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过了这个(gè)区域，并在两边形成(chéng)了引力(lì)透(tòu)镜。对子(zi)弹星系团的(de)引力透镜研(yán)究也被认为是暗物(wù)质存(cún)在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上(shàng)留(liú)下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际(jì)上(shàng)它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景(jǐng)分(fēn)离(lí)后的二值(zhí)图像进行(xíng)连(lián)通域(yù)提取和标记之后发(fā)现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着(zhe)暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景(jǐng)辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当(dāng)中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比例(lì)是一(yī)致(zhì)的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很(hěn)好地(dì)解释(shì)了(le)很多(duō)不(bù)同的观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其(qí)他的(de)电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以如(rú)果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存(cún)在(zài)，就相当于(yú)找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的(de)实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科(kē)学家们已经(jīng)提(tí)出(chū)了数十种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要寻找这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在(zài)过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任(rèn)何实(shí)质性的发现(xiàn)，除了(le)一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地(dì)下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏(cáng)着地球上(shàng)最(zuì)大的地学(xué)实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探(tàn)测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科(kē)学(xué)家声称观测到了某种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的(de)数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测(cè)率会在(zài)每(měi)年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年(nián)都(dōu)是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是(shì)人(rén)类发现暗物质(zhì)的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移(yí)动(dòng)，那么如(rú)果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的(de)速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的(de)，而另外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月(yuè)份的时(shí)候(hòu)，地球(qiú)与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影响这个理论(lùn)的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山(shān)上(shàng)的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相(xiāng)同的(de)实验室，这(zhè)里的季(jì)节(jié)与之前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第(dì)一个实验(yàn)室是(世界上哪个国家女人最开放shì)一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到(dào)相(xiāng)同(tóng)的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在(zài)的非常有力的证据(jù)了(le)。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截(jié)至目前还无法提(tí)供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台(tái)新的(de)望远镜，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的(de)主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的(de)宽(kuān)视场仪器(qì)提供的(de)视野(yě)是(shì)哈勃(bó)红(hóng)外(wài)仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室(shì)粒子(zi)天体物理中心(xīn)的(de)科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研(yán)究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一(yī)理(lǐ)论得到进(jìn)一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不(bù)会意味着(zhe)人类并(bìng)不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这些推论(lùn)的(de)大前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的(de)支持(chí)是我更新的动力！

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