宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会(huì)存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在(zài)过(guò)去的(de)几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中进行了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是却(què)没有发现任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文(wén)学家们发现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现(xiàn)异(yì)常(cháng)，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力(lì)在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过(guò)天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了(le)海王星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大(dà)天文成就的例(lì)子。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上(shàng)升到(dào)星系或(huò)者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学(xué)家弗(fú)里茨兹威基正在(zài)研究和(hé)测量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这是(shì)一个由数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力(lì)束缚在(zài)一(yī)起。测量(liàng)星系团的质量一般会(huì)使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法(fǎ)结果一(yī)致，就可以确(què)定其(qí)质(zhì)量的范(fàn)围(wéi)。

第一(yī)种是获(huò)得其"光度学(xué)的(de)质量"，需要的数据是测(cè)量各个星(xīng)系的(de)光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利(lì)用光(guāng)谱红移(yí)测量星(xīng)系(xì)团(tuán)中的各个(gè)星系相对(duì)于(yú)星系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不(bù)以可见光的(de)形式所存在，我们(men)无法(fǎ)看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的(de)过(guò)程中，兹威基发现星系团(tuán)中很(hěn)多(duō)星系的速度(dù)比理论上要(yào)快得(dé)多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学(xué)定(dìng)律，仅靠这(zhè)些可见星系(xì)的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出(chū)星(xīng)系(xì)团之外了(le)，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量(liàng)在(zài)起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样(yàng)的(de)一种(zhǒng)说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离(lí)中(zhōng)心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是他们(men)观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随(suí)着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系(xì)当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够(gòu)大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相对标准的(de)方法来(lái)解释(shì)暗物质的(de)存在，这种(zhǒng)方法就是测(cè)量星(xīng)系当中气体在X轴上距(jù)离星(xīng)系(xì)中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现异(yì)常(cháng)的结(jié)果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是(shì)科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了(le)距离星(xīng)系中心更(gèng)远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也不例(lì)外，太阳系位于银(yín)河系的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根据(jù)万有引(yǐn)力定律进行(xíng)计(jì)算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于(yú)理论速度(dù)，那么产(chǎn)生(shēng)以上(shàng)这(zhè)种向心加(jiā)速度(dù)的原因很可能就是存(cún)在着(zhe)一种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了(le)一起。

也是从这时开(kāi)始，越来(lái)越(yuè)多(duō)的研究人员开始相(xiāng)信暗(àn)物(wù)质的(de)存在(zài)。科学家(jiā)根据(jù)星系外(wài)恒星(xīng)轨道的(de)速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释(shì)这个现(xiàn)象的(de)原因(yīn)。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有引力效(xiào)应的遥远恒星之间突然不理男人了男人会难受吗，突然不理男人了男人会难受吗为什么，也会出现(xiàn)速度上的(de)微(wēi)小差(chà)异。另外，天文(wén)学家还(hái)发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的(de)星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地(dì)球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不(bù)多，但是(shì)星系(xì)当中存在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，该星系(xì)必须存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就(jiù)会分(fēn)崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们使用最先(xiān)进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了40个小时(shí)的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星(xīng)运(yùn)动是可以(yǐ)用正常的物质和(hé)力学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星(xīng)系存在(zài)。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对(duì)引力的理解还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的(de)工作方(fāng)式是(shì)不同的(de)，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照我们所理解(jiě)的(de)方式运动。但(dàn)是上升到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同的(de)方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是(shì)在数(shù)百万光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量之(zhī)间会产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此特殊(shū)的效果(guǒ)，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这(zhè)意味着我们需要对(duì)现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论(lùn)就(jiù)此终结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存(cún)在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的(de)气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时(shí)发生(shēng)碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在(zài)理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质(zhì)量将位于(yú)所有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那么(me)我们通过(guò)什(shén)么来验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全(quán)彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明(míng)显地看到很(hěn)多(duō)星系(xì)似乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大的形变。其(qí)实这些星(xīng)系本身(shēn)并不是真的(de)被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质(zhì)量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光(guāng)都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力(lì)透(tòu)镜效应(yīng)。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大质量(liàng)区域并不是(shì)在中(zhōng)间，而(ér)是(shì)在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中(zhōng)间，暗(àn)物质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最(zuì)好的(de)理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部分(fēn)表示温度较高的(de)区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的二(èr)值图像进行连通(tōng)域(yù)提(tí)取和标记之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图(tú)形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质大(dà)约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字(zì)与解(jiě)释星系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一个简单的理论框架，就(jiù)很好地(dì)解(jiě)释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质(zhì)就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参(cān)与任何(hé)其他(tā)的(de)电磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相互作(zuò)用。所(suǒ)以如(rú)果(guǒ)能够找(zhǎo)到(dào)这(zhè)种粒(lì)子的(de)存(cún)在(zài)，就(jiù)相当于(yú)找到(dào)了(le)暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么(me)？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需(xū)要的(de)实验方式也不(bù)相同。在过去(qù)的(de)几十(shí)年当(dāng)中，人(rén)类(lèi)为了寻找这(zhè)些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经进(jìn)行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(d突然不理男人了男人会难受吗，突然不理男人了男人会难受吗为什么ì)下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事(shì)情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年(nián)都(dōu)是(shì)一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人(rén)类(lèi)发现(xiàn)暗物质的(de)第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会产生周期性的年(nián)度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕着银河系(xì)进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们也在以这(zhè)样的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相应的(de)振荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年的(de)时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的，而(ér)另(lìng)外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候(hòu)，地(dì)球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况(kuàng)中，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他(tā)的(de)情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数(shù)量也(yě)符合(hé)这(zhè)个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又(yòu)在南(nán)半球建立了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室(shì)，这里的(de)季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的(de)运动特征和(hé)第一个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果(guǒ)在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的信(xìn)号，就(jiù)可(kě)以成(chéng)为暗物质(zhì)所存在(zài)的非(fēi)常有力的证据了。但(dàn)是由于(yú)这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无法提(tí)供相应(yīng)的数(shù)据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它(tā)的(de)主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实(shí)验(yàn)室粒子天体物理中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当(dāng)中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说是生(shēng)命(mìng)进化(huà)的一个(gè)重要因素。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进一步的(de)证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造(zào)生(shēng)命。当然，这些(xiē)推(tuī)论(lùn)的大前提是要先找到(dào)暗物质存(cún)在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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