宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何(hé)会存在科学无法(fǎ)解释(shì)的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去(qù)的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何(hé)的有效证据。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年(nián)出(chū)版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的(de)规(guī)律。往后的几百年来(lái)，当天(tiān)文学(xué)家们发(fā)现某些天体运行轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通(tōng)过(guò)引(yǐn)力(lì)在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们(men)上升到星系或者是星(xīng)团的(de)尺度，事情(qíng)就开始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究和测(cè)量后(hòu)发(fā)星系(xì)团的质量。这(zhè)是一(yī)个由(yóu)数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星(xīng)系(xì)被引力(lì)束缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得(dé)其"光度学的(de)质量"，需要的数据(jù)是(shì)测(cè)量各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第(dì)二种是(shì)动力学质量(liàng)的(de)计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各(gè)个星(xīng)系相对于星系(xì)团的(de)运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度(dù)的(de)过程中，兹威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很多(duō)星系(xì)的(de)速(sù)度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之(zhī)外了(le)，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作(zuò)用，这种力(lì)量来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹(zī)维(wéi)基提出了这样(yàng)部分不可见的(de)暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才(cái)再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观(guān)测仙女座星系(xì)中的(de)恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几(jǐ)乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的(de)方法来解释暗物质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果出现异常的(de)结果，就(jiù)认为是由暗(àn)物质的力量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星(xīng)系(xì)中心更(gèng)远距离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的(de)旋(xuán)转速度(dù)并不符(fú)合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河(hé)系旋转，这个(gè)实际速(sù)度远远大于理论速度，那(nà)么产生(shēng)以上这种向心(xīn)加速度的原因很可能就是(shì)存在着一(yī)种我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多(duō)的研究人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是(shì)唯(wéi)一可(kě)以解(jiě)释这个现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新(xīn)的(de)研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现速度上的(de)微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多(duō)，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有(yǒu)银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必(bì)须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家(jiā)们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星运动是可以用正(zhèng)常的(de)物质和力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么(me)又有人提出，也(yě)许该(gāi)星系的暗物质，已经被附(fù)近的另一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪(guài)的(de)是(shì)，它的(de)附近没(méi)有任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现(xiàn)象的除了暗(àn)物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人(rén)类(lèi)对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可(kě)能在(zài)不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照我们所理解的(de)方式运(yùn)动。但(dàn)是上升到星系和星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是(shì)不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家还(hái)引入了外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在(zài)数百(bǎi)万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们(men)需要(yào)对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修(xiū)正，这些发现也让很(hěn)多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是(shì)蒙德(dé)理论所没(méi)法解释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它(tā)们大部分的普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星际(jì)气(qì)体的相互(hù)作用就会(huì)导(dǎo)致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)大部分的质(zhì)量亢可以加什么偏旁变成什么字，亢这个字可以加什么偏旁将位于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来(lái)验证(zhèng)它的质量区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一(yī)张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们(men)可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这(zhè)些星系(xì)本(běn)身并不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地(dì)球上的观测者之(zhī)间(jiān)。被一个质量(liàng)超级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系(xì)团观测(cè)的时候，发现它(tā)的大质量区域(yù)并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质则直接(jiē)通过(guò)了这(zhè)个区域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物(wù)质存(cún)在的迄(qì)今(jīn)为(wèi)止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光终于(yú)可(kě)以(yǐ)畅通无(wú)阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红(hóng)色(sè)的部分表示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通过(guò)对前景(jǐng)背景分(fēn)离后的二值图像进行(xíng)连通域提取和标记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不(bù)应该是这样(yàng)的(de)，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射(shè)的测量值(zhí)，我们需要的(de)暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数字(zì)与解释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需要的暗物(wù)质(zhì)比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质的本(běn)质就(jiù)是(shì)宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种(z亢可以加什么偏旁变成什么字，亢这个字可以加什么偏旁hǒng)类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁(cí)作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存(cún)在，就相当于找到了(le)暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒(lì)子到底是什(shén)么(me)？科学家们已经提出了(le)数十种的假想(xiǎng)目标，而(ér)要寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子(zi)所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过(guò)去的几十年(nián)当(dāng)中，人(rén)类为(wèi)了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不(bù)会(huì)与常(cháng)规物质相互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的实验(yàn)，却没有任何实(shí)质(zhì)性的发现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地(dì)下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科(kē)学(xué)家声称观测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的事(shì)情(qíng)。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些科学家认为(wèi)这可能(néng)是人类发(fā)现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银河系进行移(yí)动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在以这样(yàng)的(de)速度在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而另外(wài)半年则(zé)与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完全一(yī)致，这是理论(lùn)上地球(qiú)穿(chuān)越暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系(xì)相对(duì)银河系的平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜(xié)，但是这并不(bù)影响这个(gè)理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人(rén)员们所观测(cè)到(dào)的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的(de)情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度(dù)周期信号的差异也可能是(shì)温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数(shù)量(liàng)也符合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了(le)一(yī)个几乎(hū)相同的(de)实验室，这里的季节与之(zhī)前的实(shí)验(yàn)室正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流的运动(dòng)特征和(hé)第一个(gè)实(shí)验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的(de)信(xìn)号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个(gè)实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法(fǎ)提供相(xiāng)应的数(shù)据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台新的(de)望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了(le)。费(fèi)米(mǐ)实(shí)验室粒子天体物理中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的(de)效应，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进化的一个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么(me)遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过(guò)这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是(shì)要(yào)先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实际(jì)证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新(xīn)的动(dòng)力！

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