宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证(zhèng)据(jù)，科(kē)学家们在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)进行(xíng)了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何(hé)的(de)有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自(zì)然(rán)哲学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家(jiā)们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨(guǐ)道出现(xiàn)异(yì)常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围一(yī)定有(yǒu)未(wèi)知的天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过(guò)天王星运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)的异(yì)常，推算并且(qiě)发现了海(hǎi)王星(xīng)的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得重大天文成(chéng)就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度(dù)当中，可当我们(men)上升到星系或者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情(qíng)就开始变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在(zài)研(yán)究和测量后发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一(yī)个由数千个星系(xì)所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一(yī)起。测量星系团的(de)质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其(qí)"光度(dù)学(xué)的质量"，需要的数据是测量各(gè)个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星系团的运(yùn)动速(sù)度。当测(cè)量结果出(chū)来之后，兹威基(jī)彻(chè)底(dǐ)懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着(zhe)，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速(sù)度的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系团中(zhōng)很(hěn)多星系的速(sù)度比理(lǐ)论上(shàng)要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律(lǜ)，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星(xīng)系(xì)的质量所产生的引力是(shì)无法将它们束(shù)缚(fù)在星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提(tí)出了(le)这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的(de)人们(men)对这(zhè)样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾(gù)。

直到(dào)40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度(dù)就会越慢(màn)。但是(shì)他(tā)们观测(cè)的(de)结果却让人(rén)感到不可思议(yì)。

随着与中心(xīn)距离的(de)增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持不(bù)变。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的方法(fǎ)来解释暗(àn)物质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量星(xīng)系(xì)当(dāng)中气体在X轴上距(jù)离星系中心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速(sù)度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就认为是由(yóu)暗物质(zhì)的(de)力量进入(rù)其(qí)中。

于是科(kē)学家们通(tōng)过(guò)射电望远镜测量了距离(lí)星(xīng)系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河(hé)系(xì)的(de)第(dì)三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根据(jù)万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河(hé)系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以(yǐ)上这种向心(xīn)加速度的原因很可能就(jiù)是存(cún)在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是(shì)这些暗物(wù)质的(de)引力效应将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存(cún)在。科学家(jiā)根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质(zhì)量占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是(shì)唯一可(kě)以解(jiě)释这个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的研究(jiū)当中，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎(hū)没有引力(lì)效应的遥远恒星之间(jiān)，也会(huì)出现速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个(gè)反(fǎn)常(cháng)的(de)星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系(xì)不多，但是星系当中存(cún)在的恒星数(shù)量却(què)只有银河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在生日快乐缩写HBD，hb生日快乐缩写理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学(xué)家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可以(yǐ)用正常的物质和(hé)力(lì)学定律来解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个(gè)大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就(jiù)是人类(lèi)对引力的理(lǐ)解还不够全面，引(yǐn)力(lì)很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的(de)轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理解的(de)方式运动。但是上升到(dào)星系和星团的尺度(dù)，引力之间的(de)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用则是(shì)不(bù)同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了(le生日快乐缩写HBD，hb生日快乐缩写)外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的(de)质量(liàng)之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在(zài)的物(wù)理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认为暗物(wù)质(zhì)假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据(jù)是(shì)蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都(dōu)在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小(xiǎo)时发(fā)生(shēng)碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的质量(liàng)将位于所有这些气体(tǐ)所在的(de)中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证它的(de)质量区域到(dào)底是不是(shì)集中在(zài)中间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当中第(dì)一(yī)张(zhāng)全彩的(de)高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我们可以(yǐ)明(míng)显(xiǎn)地(dì)看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变(biàn)。其(qí)实这些星(xīng)系(xì)本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出(chū)了什么(me)问题(tí)，而是(shì)这(zhè)样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的(de)观测者之间。被一个质量超级(jí)巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的(de)光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的(de)天体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹星系团(tuán)观测(cè)的时候，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而是(shì)在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了(le)这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过(guò)了130多(duō)亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各(gè)相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的(de)部分(fēn)表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的(de)二(èr)值图像进(jìn)行连(lián)通域(yù)提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物(wù)质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得(dé)看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物(wù)质的(de)5倍。这个(gè)数字(zì)与解释星系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着(zhe)某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过(guò)引(yǐn)力来相(xiāng)互作用(yòng)。所(suǒ)以如果(guǒ)能(néng)够找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据(jù)。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科(kē)学(xué)家们(men)已经提出了数十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些不同的(de)目标粒(lì)子所需(xū)要的实验方式也(yě)不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了(le)超过(guò)50次(cì)的实验，却没有任何实质(zhì)性(xìng)的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米处的(de)地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称观测到了某种信号(hào)。经(jīng)过了(le)20多(duō)年的(de)数(shù)据收集，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每(měi)年都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银河系(xì)进行(xíng)移动，那么如果暗物(wù)质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太(tài)阳环绕银河(hé)系(xì)的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的(de)方(fāng)向(xiàng)正(zhèng)好达(dá)到完全(quán)一致，这是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗物质流最快的时(shí)段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢生日快乐缩写HBD，hb生日快乐缩写(màn)值。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系(xì)相对银河系的(de)平(píng)面呈(chéng)现(xiàn)了60度(dù)的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们(men)所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意(yì)大利游客的数量也符合这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季(jì)节与(yǔ)之前(qián)的实(shí)验室正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物(wù)质流的(de)运动(dòng)特征和第一个实验(yàn)室(shì)是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就(jiù)可(kě)以(yǐ)成为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据(jù)了。但是由于(yú)这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法提(tí)供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质背(bèi)后的(de)奥(ào)秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个(gè)重要因素。

如(rú)果这(zhè)一理(lǐ)论(lùn)得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗(àn)物(wù)质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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