宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造(zào)”的？为何会存(cún)在科学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么(me)？人类为(wèi)了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过去的几十年(nián)当中进(jìn)行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一(yī)个(gè)地方(fāng)，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学(xué)数(shù)学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后的几百(bǎi)年来，当天文(wén)学家们发(fā)现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万(wàn)有引力(lì)定律的时候，他们就会(huì)知(zhī)道，周围一(yī)定(dìng)有未(wèi)知的天体通过引力(lì)在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星的(de)发现都是应用(yòng)万有引力定律所取得(dé)重大天文成就(jiù)的例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是在恒星系(xì)统的(de)尺(chǐ)度当中(zhōng)，可(kě)当(dāng)我(wǒ)们上升到(dào)星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量后发(fā)星系团(tuán)的质量。这是一(yī)个由数(shù)千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法(fǎ)，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确(què)定(dìng)其质量的(de)范围。

第一(yī)种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的数(shù)据(jù)是测量(liàng)各个星系(xì)的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学(xué)质量的(de)计算，是利用光谱红移测(cè)量(liàng)星系(xì)团(tuán)中的各个星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运(yùn)动(dòng)速度(dù)。当测(cè)量结(jié)果出来(lái)之(zhī)后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中(zhōng)很多(duō)星(xīng)系(xì)的速度比理论上要(yào)快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的(de)运动(dòng)学(xué)定(dìng)律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可(kě)见(jiàn)星系的质(zhì)量(liàng)所产生的引力是(shì)无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚(fù)在星(xīng)系(xì)团(tuán)内的，它们(men)早(zǎo)就(jiù)应该(gāi)被(bèi)抛出星(xīng)系团之外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的(de)力量(liàng)在(zài)起作用，这种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹(zī)维(wéi)基(jī)提出(chū)了这(zhè)样部分不(bù)可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它们却(què)占据着(zhe)宇宙(zhòu)中(zhōng)绝(jué)大部分(fēn)的质量。只是(shì)当时的人们(men)对这(zhè)样(yàng)的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一(yī)次出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说(shuō)，距(jù)离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们观(guān)测的结(jié)果却让人感到不可(kě)思(sī)议(yì)。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎(hū)保持(chí)不变。可(kě)是根据牛(niú)顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些(xiē)外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学(xué)家(jiā)们会使用(yòng)一种相对标准的方(fāng)法来解释暗物质的(de)存在，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距(jù)离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量(liàng)进入其(qí)中。

于是(shì)科学(xué)家们通过射(shè)电望(wàng)远镜测(cè)量了距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)更(gèng)远距(jù)离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳系(xì)也(yě)不(bù)例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速(sù)度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大(dà)于(yú)理(lǐ)论速度，那么(me)产生以上(shàng)这种向心加速度的(de)原(yuán)因很可能就(jiù)是存在着一种我(wǒ)们看不到(dào)的物质，是(shì)这些(xiē)暗物(wù)质的引力效应将星(xīng)系(xì)聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家(jiā)根据(jù)星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估算(suàn)在(zài)星(xīng)系当中暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一(yī)可以解(jiě)释这个(gè)现象(xiàng)的原因(yīn)。在一(yī)项新的研(yán)究当(dāng)中，科学家(jiā)们发(fā)现，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却(què)只有(yǒu)银河系(xì)的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科(kē)学家(jiā)们使用最(zuì)先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量(liàng)之(zhī)后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用(yòng)正常的物质和力学定(dìng)律来(lái)解释的。那么(me)又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被(bèi)附近的(de)另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现象的(de)除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可(kě)能就是人类对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可(kě)能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意(yì)味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不同的(de)方式。对(duì)于在星系团之间(jiān)的相互(hù)作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年(nián)的规(guī)模上，巨大(dà)的质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味着(zhe)我们需要对(duì)现在(zài)的物理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物(wù)质(zhì)假说(shuō)理(lǐ)论就此(cǐ)终结(jié)。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙(méng)德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都(dōu)在星系的(de)气体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用就会(huì)导致温度的急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅(fú)降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的(de)质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些气(qì)体所在的中间区(qū)域。那么我们通过什么(me)来验证它的质量区域到底是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我们可(kě)以明显地(dì)看到(dào)很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其(qí)实这些(xiē)星系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的(de)天体和(hé)我们地球上的观(guān)测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星系(xì)团观测的时(shí)候，发(fā)现它的大质量区(qū)域并不是在中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发生(shēng)全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则(zé)直(zhí)接通过了这(zhè)个(gè)区(qū)域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力(lì)透镜(jìng)研究也(yě)被认为是暗(àn)物质(zhì)存在的(de)迄今为(wèi)止最好的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经(jīng)过了(le)130多亿年之后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留下了各相(xiāng)同(tóng)性的(de)微波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的(de)部(bù)分表示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷(lěng)的(de)区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科学(xué)家们(men)通(tōng)过(guò)对前景背景分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和(hé)标记(jì)之后发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物(wù)质，图(tú)形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得(dé)看起(qǐ)来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比例是(shì)一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的(de)粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相(xiāng)互(hù)作用。所以如果(guǒ)能(néng)够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据。这种粒(lì)子(zi)到底是(shì)什(shén)么？科学家们已经(jīng)提出了数(shù)十种的(de)假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的(de)实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎(hū)不(bù)会与常(cháng)规(guī)物质相(xiāng)互作(zuò)用的(de)“暗(àn)物质(zhì)”，科(kē)学家(jiā)们(men)已经进行了(le)超过50次的实(shí)验(yàn)，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个地(dì)方(fāng)，意(yì)大利的(de)格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的女生体香在哪个部位最浓，体香被异性闻到暗示什么周期性震荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里的科学家声称观(guān)测到了某种信号(hào)。经过了(le)20多年的数据收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣的(de)事情。探(tàn)测(cè)率会(huì)在(zài)每(měi)年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最低(dī)，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一(yī)些科(kē)学家认(rèn)为这可(kě)能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们(men)讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这样的(de)速度在穿越(yuè)着(zhe)暗(àn)物质流，这个(gè)过程(chéng)中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是(shì)一致的(de)，而(ér)另(lìng)外半年则(zé)与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗(àn)物质流最快(kuài)的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情(qíng)况中，太(tài)阳系相(xiāng)对(duì)银(yín)河系的(de)平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理(lǐ)论的(de)有(yǒu)效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期(qī)性信(xìn)号。当然也可能(néng)有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这种年(nián)度(dù)周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上(shàng)的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符(女生体香在哪个部位最浓，体香被异性闻到暗示什么fú)合这(zhè)个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的季(jì)节(jié)与之前的(de)实验室正好相(xiāng)反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过(guò)暗(àn)物质(zhì)流的运动特征和第(dì)一个实验室是(shì)一样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可以得(dé)到相同的信号(hào)，就可以成为(wèi)暗物(wù)质所(suǒ)存在(zài)的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截(jié)至目前还(hái)无法提供(gōng)相应的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的(de)结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭(shì)目(mù)以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物理(lǐ)中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘(mì)的(de)效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当(dāng)中生(shēng)命的(de)诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那(nà)么遍(biàn)布(bù)宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质(zhì)会(huì)不会意味着人(rén)类并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大(dà)前提是要先找到暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的实际证据。那么(me)小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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