宇宙是“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会存(cún)在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找暗物(wù)质存(cún)在的证(zhèng)据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现任何的有效证据(jù)。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了(le)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，当天文学家们发现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发现都是(shì)应用万(wàn)有引力定律所取得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们上升(shēng)到(dào)星(xīng)系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量(liàng)后发星系团的质(zhì)量。这是(shì)一(yī)个由数千(qiān)个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致(zhì)，就(jiù)可以(yǐ)确定(dìng)其(qí)质量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光谱红(hóng)移(yí)测量(liàng)星(xīng)系(xì)团中(zhōng)的各个星系相对于(yú)星系团的运动(dòng)速度(dù)。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或(huò)者(zhě)说这(zhè)99%的(de)质量并(bìng)不以可见光的(de)形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量(liàng)速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很(hěn)多(duō)星系(xì)的速度比理论(lùn)上(shàng)要快得多，按照牛顿的(de)运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星系(xì)的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星(xīng)系团之外了，除(chú)非有一种神秘的(de)力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提(tí)出了这样部分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部分的质量。只是当(dāng)时的人们对(duì)这(zhè)样的一种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福(fú)特在观测仙女座星系(xì)中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行(xíng)速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却(què)让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，在(zài)星系(xì)当中(zhōng)如果没有足够大的质量来(lái)吸引它们(men)，这(zhè)些外(wài)围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学家们(men)会使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量星系当中气(qì)体(tǐ)在(zài)X轴上距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度(dù)。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科(kē)学家们通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢(qīng)元素，发现它们(men)的旋转速度并(bìng)不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳(yáng)系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳(yáng)系(xì)正在(zài)以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河(hé)系旋转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很(hěn)可能就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些(xiē)暗(àn)物质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在。科学家(jiā)根据(jù)星(xīng)系(xì)外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质(zhì)量(liàng)占(zhàn)整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并(bìng)不(bù)是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也会出(chū)现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但是星系当(dāng)中存在的恒(héng)星数量却(què)只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必(bì)须存(cún)在暗物(wù)质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先进的望远镜(jìng)对其(qí)进行了(le)40个小时的详细测(cè)量之后(hòu)，发现星系(xì)中的恒星运(yùn)动(dòng)是可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人(rén)类对引力的理解还(hái)不(bù)够全面，引力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不(bù)同的，这(zhè)意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿(yán)着(zhe)它(tā)们(men)的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作用则是不同(tóng)的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还(hái)引入了(le)外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百万光年的(de)规模(mó)上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对(duì)现在的(de)物(wù)理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多人认(rèn)为暗物质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质(zhì)存(cún)在的其(qí)他的理论证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理(lǐ)论所没法解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的(de)子弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们大部(bù)分(fēn)的(de)普通质量都在星系(xì)的(de)气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅(fú)降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位于(yú)所有这些(xiē)气体所在的中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们(men)通过(guò)什(shén)么(me)来验证(zhèng)它的质量(liàng)区(qū)域到底(dǐ)是不(bù)是集(jí)中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的(de)高清照(zhào)片，在(zài)照片中(zhōng)我(wǒ)们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系(xì)本身并不(bù)是真(zhēn)的(de)被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观(guān)测(cè)者(zhě)之间。被一个质量超级(jí)巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量的(de)东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可(kě)能是(shì)超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是(shì)暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)观(guān)测的时(shí)候(hòu)，发现它的(de)大(dà)质量区域并不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团发生全(quán)部的(de)碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研(yán)究(jiū)也被(bèi)认为(wèi)是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为止最(zuì)好的(de)理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同(tóng)性(xìng)的(de)微波辐(fú)射。其中红色的部分表(biǎo)示(shì)温(wēn)度较高的(de)区(qū)域，蓝色则表示相对(duì)较冷(lěng)的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只有万(wàn)分之一(yī)。

科学家们通过(guò)对前景背景分离(lí)后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不应该(gāi)是这样的，而(ér)随着(zhe)暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的(de)测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的(de)5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论(lùn)框架，就很好地解释了(le)很多不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它(tā)们(men)不参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存(cún)在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了(le)数十种的(de)假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在(zài)过去(qù)的几十(shí)年当中，人类为了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用的(de)“暗物质”，科学(xué)家们已经(jīng)进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的实(shí)验，却没有任何(hé)实质性的(de)发现，除了(le)一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿(ā)尔(ěr)卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个(gè)三层(céng)楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了(le)一个有(yǒu)趣的(de)事情(qíng)。探测(cè)率会在每年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学家认为(wèi)这可能是人(rén)类发现暗物(wù)质(zhì)的(de)第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在(zài)以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着银河系进行(xíng)移(yí)动，那(nà)么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这样的(de)速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过(guò)程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围(wéi)绕(rào)太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的方向是一致(zhì)的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一(yī)致，这(zhè)是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的(de)有效性(xìng)。

因(yīn)此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观(guān)测到的周期性信号(hào)。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情况，造(zào)成这种年度周期信(xìn)号(hào)的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连(lián)意大利游客(kè)的(de)数量也符合这个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了(le)一个(gè)几乎(hū)相同(tóng)的实(shí)验室，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可(kě)以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据(jù)了。但是(shì)由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关键的用途就是(shì)探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待了(le)。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹自行惭秽的意思是什么意思，自行惭秽意思是什么琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命进化的(de)一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星(自行惭秽的意思是什么意思，自行惭秽意思是什么xīng)上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些(xiē)推论的(de)大前(qián)提是(shì)要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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