宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存(cún)在科学(xué)无法解释(shì)的(de)“暗(àn)物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟(jìng)是什(shén)么？人(rén)类为了(le)寻找暗(àn)物质存在的证(zhèng)据(jù)，科学(xué)家们在过去的几十年当中进行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了(le)一个(gè)地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规(guī)律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当(dāng)天文学家们(men)发现(xiàn)某些天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律的(de)时候(hòu)，他(tā)们就会知道，周(zhōu)围(wéi)一(yī)定(dìng)有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现(xiàn)了海王星(xīng)的(de)存在(zài)。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但是(shì)这些(xiē)发现都是在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度(dù)，事情(qíng)就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威基正(zhèng)在(zài)研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个星(xīng)系所组成的(de)巨大(dà)星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一(yī)般(bān)会(huì)使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是(shì)测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力(lì)学(xué)质量的计算(suàn)，是(shì)利(lì)用光谱红移(yí)测量星系团中(zhōng)的各个星系相(xiāng)对于星系团(tuán)的运动速(sù)度(dù)。当测量结(jié)果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟然(rán)是(shì)“光(guāng)度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的(de)质量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质(zhì)量并不(bù)以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的(de)是，在(zài)测(cè)量速(sù)度(dù)的(de)过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无法将它们(men)束缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系团之(zhī)外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的力量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的(de)质量(liàng)。只是当时的人们对(duì)这样的一(yī)种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来(lái)说，距离中心越(yuè)远的恒星(xīng)在其轨道上的运(yùn)行速(sù)度就会(huì)越慢(màn)。但(dàn)是他们观测的结(jié)果却让人(rén)感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎(hū)保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在(zài)星系(xì)当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会(huì)使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法就是(shì)测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度(dù)。如果出现异常的(de)结果，就认为是由暗物(wù)质的(de)力量进入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距(jù)离的氢元(yuán)素，发现它(tā)们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力定(dìng)律进行计(jì)算，太(tài)阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那(nà)么产生(shēng)以上这种向心加速(sù)度的原因(yīn)很(hěn)可能就(jiù)是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将(jiāng)星系(xì)聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来(lái)越(yuè)多的研究(jiū)人(rén)员(yuán)开始相信暗物(wù)质(zhì)的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速度(dù)，估算在(zài)星系(xì)当中暗物质(zhì)的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出(chū)现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了(le)一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有生于忧患死于安乐意思相近的名言，生于忧患死于安乐意思10字银河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家(jiā)们使用最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近(jìn)的(de)另一个大星系剥离(lí)了(le)。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对(duì)引力的理解还不够(gòu)全(quán)面，引力很可(kě)能(néng)在不同(tóng)尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着(zhe)在行星(xīng)系尺度(dù)中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动。但是(shì)上升(shēng)到星系(xì)和(hé)星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间的相互(hù)作用(yòng)则是不同(tóng)的方式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场(chǎng)效应的(de)概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生(shēng)对(duì)彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德理论所(suǒ)没法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它(tā)们大部(bù)分的(de)普通质(zhì)量都在星系的气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证(zhèng)它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了(le)宇宙当中第(dì)一(yī)张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实(shí)这(zhè)些(xiē)星系本身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而(ér)是这样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的观(guān)测(cè)者之间(jiān)。被一个质(zhì)量超级(jí)巨(jù)大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力(lì)，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发(fā)生了(le)扭(niǔ)曲(qū)。这个(gè)现象(xiàng)就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质(zhì)量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人(rén)们(men)对子弹星系团(t生于忧患死于安乐意思相近的名言，生于忧患死于安乐意思10字uán)观(guān)测的时候，发(fā)现它的大质量区(qū)域并(bìng)不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的(de)质量气(qì)体(tǐ)被(bèi)卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过了(le)这(zhè)个区域，并在(zài)两边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研(yán)究(jiū)也(yě)被认为是暗(àn)物质存在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年之后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间背(bèi)景上留(liú)下了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射。其中红色(sè)的部分表(biǎo)示温度(dù)较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的(de)温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学家们(men)通过(guò)对(duì)前景(jǐng)背景分离后的(de)二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图形看起来(lái)不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的(de)暗物(wù)质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需(xū)要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一(yī)个(gè)简(jiǎn)单的(de)理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不(bù)同的(de)观(guān)测(cè)结果。而暗(àn)物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它(tā)们(men)不参与任何(hé)其(qí)他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)到底是什么？科(kē)学家们已经(jīng)提(tí)出了数十(shí)种的假想目标，而要(yào)寻(xún)找这些不(bù)同的目标(biāo)粒子所需要的实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年(nián)当中，人类为了寻找这(zhè)些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经(jīng)进行了超过(guò)50次的实验，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一个地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处(chù)的(de)地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的(de)地学(xué)实验(yàn)室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来，这(zhè)里的(de)科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多(duō)年的(de)数据收集，人们发现了一(yī)个(gè)有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而且在(zài)20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期性的年度(dù)信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕(rào)着银河(hé)系(xì)进行移动，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我们也(yě)在(zài)以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过(guò)程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年(nián)的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳环(huán)绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地球与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳(yáng)系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是(shì)这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用(yòng)来解释，研究人员们所观(guān)测到(dào)的周期性(xìng)信(xìn)号。当然也可(kě)能有其他(tā)的情况，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信(xìn)号的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至(zhì)连意(yì)大利游客的数量(liàng)也符(fú)合这(zhè)个(gè)周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又在(zài)南半球(qiú)建立了(le)一个几乎相同(tóng)的实(shí)验(yàn)室，这里(lǐ)的季(jì)节与之前的(de)实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得(dé)到(dào)相(xiāng)同的信(xìn)号，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无(wú)法提供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野是(shì)哈勃(bó)红外(wài)仪器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测(cè)的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发(fā)现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命进化(huà)的一个重要因素。

如(rú)果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗物质(zhì)会不会意(yì)味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这样的(de)效应创造(zào)生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大前提(tí)是(shì)要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动力(lì)！

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