宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在(zài)的(de)证据(jù)，科学家们(men)在过去的几(jǐ)十年(nián)当中进行(xíng)了超过(guò)50次的(de)长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了(le)一(yī)个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨道出现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一定(dìng)有(yǒu)未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的(de)轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了(le)海王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所取得重大(dà)天文成就的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到(dào)星(xīng)系(xì)或(huò)者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团的质量(liàng)。这是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据是测(cè)量各个星系(xì)的光度。

第二种是(shì)动力学(xué)质(zhì)量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移(yí)测量星(xīng)系团中的各(gè)个星系(xì)相对(duì)于(yú)星系团(tuán)的(de)运动速度。当(dāng)测量(liàng)结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基彻(chè)底懵(měng)了，“动力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量(liàng)并(bìng)不(bù)以可见光的形(xíng)式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很多(duō)星系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量(liàng)所产生(shēng)的引(yǐn)力是(shì)无法将它们(men)束(shù)缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛(pāo)出星(xīng)系团之外了(le)，除(chú)非(fēi)有一种神秘的力量在(zài)起作用(yòng)，这种力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大(dà)部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对这(zhè)样(yàng)的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质(zhì)”这(zhè)个词才再一(yī)次(cì)出(chū)现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就(jiù勖存姿为什么没有碰喜宝，勖存姿为什么不碰喜宝)会越慢。但(dàn)是他们(men)观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不(bù)勖存姿为什么没有碰喜宝，勖存姿为什么不碰喜宝变(biàn)。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这种现象，科(kē)学(xué)家们(men)会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释暗物质的(de)存在(zài)，这种(zhǒng)方(fāng)法就(jiù)是(shì)测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如(rú)果出(chū)现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的力量进入(rù)其(qí)中。

于是科(kē)学家们(men)通(tōng)过射电望远镜测(cè)量(liàng)了距(jù)离星系中心更(gèng)远距离的氢元素(sù)，发现它们的(de)旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳系位于(yú)银河系的(de)第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论速(sù)度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很可能(néng)就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这些暗物(wù)质的(de)引力效应将星(xīng)系聚集(jí)在了一(yī)起(qǐ)。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的(de)研究人(rén)员开始相(xiāng)信暗物质的勖存姿为什么没有碰喜宝，勖存姿为什么不碰喜宝(de)存在。科学家(jiā)根据星系(xì)外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不是唯(wéi)一可以(yǐ)解(jiě)释这个现(xiàn)象(xiàng)的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的(de)研究当中，科学家们(men)发现，几乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥远恒星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星(xīng)数量却(què)只有(yǒu)银河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星系必须存在(zài)暗(àn)物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家(jiā)们使用最先进的(de)望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用(yòng)正常的物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么又有人提出(chū)，也(yě)许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近(jìn)的另(lìng)一个(gè)大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有(yǒu)任何星系(xì)存在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能(néng)就是人类对(duì)引力的理解还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能在(zài)不同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作(zuò)方式是(shì)不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在星系团之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的(de)是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味(wèi)着我们需要对现(xiàn)在的(de)物理定律进行(xíng)修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质(zhì)存在的其他(tā)的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系(xì)团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的(de)星(xīng)团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在(zài)理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质(zhì)量将位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么我们通过什么(me)来验(yàn)证它的(de)质量区域到底是(shì)不(bù)是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩的(de)高清照片(piàn)，在照片中我们可以明显地(dì)看到很多星系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大(dà)的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而(ér)是(shì)这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的(de)观测(cè)者之间。被一个质(zhì)量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星(xīng)系的光都(dōu)发生了扭曲。这(zhè)个现象就是(shì)引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区(qū)域并不(bù)是在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释方法就(jiù)是当星团发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测到的质量气体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的(de)引力透(tòu)镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但(dàn)实(shí)际(jì)上它们(men)之间的(de)温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和(hé)标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起来不应该是(shì)这(zhè)样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物质大(dà)约是普通物(wù)质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意(yì)味(wèi)着。

用了一个(gè)简单(dān)的理论(lùn)框架，就很好地解释了(le)很多不同的观(guān)测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们(men)不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力(lì)来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了(le)暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了数十种的(de)假想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这些(xiē)不同的目标(biāo)粒(lì)子所需要的实(shí)验(yàn)方式也(yě)不相同。在过去(qù)的几十年(nián)当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现(xiàn)，除了一(yī)个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学(xué)实(shí)验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层(céng)楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的(de)科学(xué)家声(shēng)称观测(cè)到了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数(shù)据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都是一(yī)样(yàng)。一些(xiē)科学家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现暗(àn)物质的(de)第一个直(zhí)接证据(jù)。

但(dàn)是(shì)为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲(jiǎng)了太(tài)阳(yáng)系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到(dào)完全一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最快的时段(duàn)。而(ér)在(zài)11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员们所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能(néng)有其他(tā)的情况，造(zào)成这(zhè)种年度(dù)周期信号的差异(yì)也(yě)可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的(de)水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的(de)数(shù)量也符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前的实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流的运(yùn)动特(tè)征和第一个实验室是(shì)一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的(de)非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截(jié)至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其(qí)中一个关(guān)键(jiàn)的用途就是探索暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的(de)科学(xué)家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进化(huà)的(de)一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)某(mǒu)个(gè)角落的行星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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