宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“暗(àn)物(wù)质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的几十(shí)年当(dāng)中进行了超(chāo)过50次的长期(qī)实验，但是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运(yùn)动的(de)规律。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出(chū)现异常，不(bù)符(fú)合万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知(zhī)的(de)天(tiān)体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了海(hǎi)王星的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都是(shì)应用万(wàn)有引力(lì)定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但(dàn)是这些发(fā)现(xiàn)都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学(xué)家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团的(de)质量。这是(shì)一(yī)个由(yóu)数千个星系所组成的(de)巨(jù)大星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引力束缚(fù)在(zài)一起。测(cè)量星系(xì)团的质量(liàng)一般会使用到(dào)两(liǎng)种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度(dù)学的(de)质量"，需(xū)要的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力(lì)学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的(de)是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多(duō)星系的速度比理论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见星系(xì)的(de)质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚在(zài)星系团内的(de)，它们(men)早就应该(gāi)被(bèi)抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除(chú)非有一种神秘的(de)力量在起作用(yòng)，这(zhè)种力量来(lái)源(yuán)于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出(chū)了这样部分不可(kě)见的暗质，它不(bù)发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质量。只是当(dāng)时(shí)的人(rén)们对这(zhè)样的(de)一(yī)种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和(hé)肯特(tè)福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动。理论上来说(shuō)，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人(rén)感到不(bù)可(kě)思议(yì)。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的质(zhì)量(liàng)来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒(héng)星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来(lái)解(jiě)释暗物质(zhì)的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的旋转速(sù)度。如果(guǒ)出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合(hé)牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳(yáng)系位于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳(yáng)系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以(yǐ)上这(zhè)种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引力效应将星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不(bù)是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应(yīng)的(de)遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现(xiàn)速度上的(de)微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河系的千分之一(yī)。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细(xì)测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动(dòng)是可以(yǐ)用正常(cháng)的物质和力学(xué)定律来解释(shì)的。那么(me)又(yòu)有人提出(chū)，也许该星系(xì)的暗(àn)物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有(yǒu)任何(hé)星系存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除(chú)了暗物(wù)质(zhì)的假说之外，另(lìng)一(yī)种可能就是人类对引力(lì)的(de)理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系(xì)尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的(de)相互作用则是不(bù)同的方(fāng)式。对于在(zài)星系(xì)团之间的相互作(zuò)用，科(kē)学家还引(yǐn)入了外(wài)部场效应的(de)概(gài)念，指的(de)是在数百万(wàn)光年(nián)的(de)规模上，巨大(dà)的(de)质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼此特殊的(de)效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味(wèi)着(zhe)我们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些(xiē)发(fā)现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙德(dé)理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年(nián)的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通(tōng)质(zhì)量(liàng)都在(zài)星(xīng)系(xì)的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的(de)急(jí)剧升高，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在理论(lùn)上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大(d柴进的性格特点和主要事迹概括，武松的性格特点和主要事迹à)部分的(de)质量将位于所有这些气(qì)体所在的(de)中(zhōng)间区域。那(nà)么我(wǒ)们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样(yàng)极遥远的天体和我们地(dì)球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨(jù)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(guāng)都发(fā)生(shēng)了(le)扭曲(qū)。这个(gè)现象就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨(jù)大的天体(tǐ)可(kě)能是超大(dà)质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对子弹星系(xì)团观测(cè)的(de)时候，发现(xiàn)它的大质量区域并(bìng)不是在(zài)中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观(guān)测到的质量气(qì)体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了(le)这个区域，并在两边形(xíng)成了(le)引力透镜。对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗物质存在的(de)迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老的(de)光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过了130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上(shàng)留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实(shí)际(jì)上它们(men)之间的温(wēn)差只有(柴进的性格特点和主要事迹概括，武松的性格特点和主要事迹yǒu)万分之一(yī)。

科学(xué)家们通过对(duì)前景背(bèi)景分离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之(zhī)后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该(gāi)是这样的，而随着暗物(wù)质的增(zēng)加，一(yī)些(xiē)峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与解(jiě)释星系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的(de)理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的(de)观测(cè)结果。而(ér)暗(àn)物质的(de)本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来(lái)相互作用。所以如(rú)果能够找到(dào)这(zhè)种粒子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学(xué)家们已(yǐ)经提出了(le)数十种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻(xún)找这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大(dà)的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的探(tàn)测器(qì)，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声(shēng)称观测(cè)到(dào)了某种信号。经过(guò)了20多(duō)年(nián)的数据收(shōu)集，人们发现了(le)一(yī)个有趣的(de)事(shì)情。探测率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是(shì)一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个(gè)直接(jiē)证据。

但(dàn)是为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期性的(de)年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银(yín)河系进行移(yí)动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意(yì)味着我们也在(zài)以这(zhè)样的(de)速度(dù)在穿越(yuè)着(zhe)暗物(wù)质流，这个过程中会(huì)产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年(nián)的时间(jiān)，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正(zhèng)好(hǎo)达(dá)到(dào)完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质流(liú)最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实(shí)际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的(de)有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解(jiě)释，研究人员们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能(néng)有(yǒu)其(qí)他的情况，造成(chéng)这种年度周期信号(hào)的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意(yì)大利游客的数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相(xiāng)同的(de)实验室，这里的季(jì)节与之(zhī)前(qián)的实(shí)验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征和第一(yī)个实验(yàn)室是一样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可以得到(dào)相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是由(yóu)于(yú)这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以截至目(mù)前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望远镜，这(zhè)台太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南(nán)希格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太(tài)空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心(xīn)的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当(dāng)中生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化(huà)的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗物质会不会(huì)意(yì)味着人类(lèi)并不孤单呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样(yàng)的效应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大前提(tí)是要先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持是我更新(xīn)的动力！

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