宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物(wù)质存在的(de)证据，科学家(jiā)们在过去的(de)几十(shí)年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任何的(de)有(yǒu)效证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲学数(shù)学原理一书(shū)中，埃(āi)萨(sà)克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些(xiē)天(tiān)体运(yùn)行轨道(dào)出现异(yì)常，不符(fú)合万(wàn)有引力定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知道(dào)，周围一定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在(zài)摄(shè)动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星(xīng)运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发现都是(shì)应用(yòng)万(wàn)有引力(lì)定律所取得重大天文成就(jiù)的例(lì)子(zi)。但(dàn)是这些发现都是(shì)在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系或者是(shì)星团的尺度，事情(qíng)就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和测(cè)量(liàng)后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨(jù)大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般(bān)会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相对于星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光的(de)形式所存在，我们(men)无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速(sù)度的过(guò)程中，兹(zī)威基发现星系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的质量所产生(shēng)的引力是无法将它(tā)们束缚(fù)在(zài)星系团内(nèi)的，它(tā)们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这(zhè)种力(lì)量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了(le)这样部(bù)分不可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是(shì)当时的(de)人(rén)们对(duì)这(zhè)样(yàng)的一种说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星系中的(de)恒星运动。理论上(shàng)来(lái)说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速(sù)度就会(huì)越慢(màn)。但是他们观(guān)测的结(jié)果却让人(rén)感到(dào)不可思(sī)议。

随(suí)着与(yǔ)中心(xīn)距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，在星(xīng)系当(dāng)中如(rú)果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基(jī)于这种现象，科学(xué)家们会(huì)使(shǐ)用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)。如果(guǒ)出现异常的(de)结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗(àn)物质(zhì)的力量进入(rù)其中。

于是科学(xué)家们(men)通过射电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它们(men)的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的(de)第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河(hé)系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有引(yǐn)力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行(xíng)速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以上(shàn一睹人间盛世颜 远赴人间惊鸿宴全诗，远赴人间惊鸿宴全诗作者g)这(zhè)种(zhǒng)向(xiàng)心加速(sù)度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们(men)看不(bù)到(dào)的(de)物质(zhì)，是这些暗物(wù)质的引力效(xiào)应将星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多的研(yán)究(jiū)人(rén)员开始相(xiāng)信暗(àn)物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在(zài)星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的(de)原因。在一项(xiàng)新的研究当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出现速(sù)度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发现了(le)一个反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学家们使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时的(de)详(xiáng)细(xì)测量之后(hòu)，发(fā)现星系中的(de)恒星运动是可以(一睹人间盛世颜 远赴人间惊鸿宴全诗，远赴人间惊鸿宴全诗作者yǐ)用正(zhèng)常(cháng)的(de)物(wù)质和(hé)力学定(dìng)律来解释(shì)的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗物质，已经(jīng)被(bèi)附近的另一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存(cún)在(zài)。造(zào)成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了(le)暗物质(zhì)的假说之外，另一种可(kě)能就(jiù)是人(rén)类对引力(lì)的(de)理解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度(dù)中的(de)天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升到(dào)星系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的(de)方(fāng)式。对于在星(xīng)系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还(hái)引入了外部(bù)场效应(yīng)的概(gài)念，指的是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之(zhī)间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在(zài)的(de)物理定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现(xiàn)也(yě)让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组(zǔ)成(chéng)，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它(tā)们(men)大部分的普通质量都在(zài)星系的(de)气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致(zhì)温(wēn)度(dù)的(de)急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系(xì)团大部分的质(zhì)量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体所在的(de)中(zhōng)间区域(yù)。那么我们通(tōng)过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在(zài)照片中我们可以(yǐ)明显地看(kàn)到很多(duō)星系(xì)似(shì)乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星(xīng)系本身并不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是(shì)这样极(jí)遥(yáo)远的天体和我们地球上(shàng)的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨(jù)大(dà)的(de)天体遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的东(dōng)西(xī)的引力(lì)，会使身后更(gèng)遥远星系的光(guāng)都发(fā)生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大质量的(de)黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对子弹(dàn)星系(xì)团观测(cè)的时(shí)候，发现它的大质量区域(yù)并不是(shì)在中间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好的(de)解释方法就是(shì)当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可(kě)被观测(cè)到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在(zài)两边形成了引力透(tòu)镜。对子(zi)弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜研(yán)究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除(chú)此(cǐ)之(zhī)外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高(gāo)的(de)区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的二(èr)值图像进(jìn)行连通域提取和标记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图形看起来(lái)不应该(gāi)是这样(yàng)的，而随着暗(àn)物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们(men)需要的暗(àn)物质大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星(xīng)系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例(lì)是一(yī)致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地解(jiě)释(shì)了很多不同的(de)观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参(cān)与任何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力(lì)来(lái)相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存(cún)在的(de)实际证据。这种粒(lì)子到(dào)底是什么？科学家们(men)已经提出了数(shù)十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在(zài)过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验室，这(zhè)个(gè)实验(yàn)室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测(cè)到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们(men)发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学(xué)家认为这可能(néng)是(shì)人类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质会(huì)产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们(men)讲了(le)太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意(yì)味着我们也在(zài)以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年的时一睹人间盛世颜 远赴人间惊鸿宴全诗，远赴人间惊鸿宴全诗作者间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银河系的方向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平(píng)面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可(kě)以用来(lái)解(jiě)释，研究人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可(kě)能有其他的(de)情况，造成这种年(nián)度(dù)周期信号的差异也可(kě)能(néng)是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的(de)水分(fēn)、高山上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意大利游客的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在南半球建立(lì)了一个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实(shí)验(yàn)室(shì)正好相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这(zhè)里(lǐ)可(kě)以得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这(zhè)个实(shí)验室(shì)刚刚建成不久，所以截(jié)至(zhì)目(mù)前还无法提供相(xiāng)应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是探(tàn)索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的(de)结(jié)果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒(lì)子天(tiān)体物理(lǐ)中心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可(kě)能(néng)拥有另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这(zhè)种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会(huì)支持(chí)宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一(yī)步的证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行星上(shàng)，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样的效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提(tí)是要(yào)先找到暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持(chí)是我更新(xīn)的动力(lì)！

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