宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证据，科学家(jiā)们在过(guò)去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现(xiàn)任何(hé)的(de)有效(xiào)证(zhèng)据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿(dùn)发表了(le)万有引力(lì)定律，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几百年(nián)来，当天文学(xué)家们(men)发现(xiàn)某些天体运行轨道(dào)出(chū)现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行(xíng)轨道的异常，推算并(bìng)且发现了(le)海王(wáng)星的(de)存(cún)在(zài)。另外(wài)，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的(de)例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升到星系或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一(yī)个由数千(qiān)个星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一(yī)般(bān)会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)，当(dāng)两种方法(fǎ)结(jié)果一致，就可(kě)以确定其质量(liàng)的(de)范(fàn)围。

第一种是获(huò)得其"光(guāng)度学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计(jì)算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相(xiāng)对于(yú)星(xīng)系团的(de)运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意(yì)味着，后发(fā)座星系(xì)团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系(xì)团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团之外了，除非(fēi)有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在(zài)观测仙女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运(yùn)行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他(tā)们观测(cè)的结果却让人感到(dào)不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛(niú)顿(dùn)的(de)万(wàn)有引力(lì)定律，在星系当(dāng)中如(rú)果(guǒ)没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会(huì)使用(yòng)一(yī)种相对标准的方法来解释暗物(wù)质(zhì)的存(cún)在(zài)，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出(chū)现异常(cháng)的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离(lí)星系中心更远距离(lí)的氢元素(sù)，发(fā)现(xiàn)它(tā)们(men)的旋转速度并不符(fú)合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三(sān)悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律进行计算(suàn)，太阳系的(de)运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星(xīng)系聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信暗物质的(de)存(cún)在(zài)。科学家根据星系外(wài)恒星轨道(dào)的速度，估算在(zài)星系(xì)当中(zhōng)暗物质的(de)质(zhì)量(liàng)占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物(wù)质并不是(shì)唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现(xiàn)了一个(gè)反常的星系，叫(jiào)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，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有银河系的(de)千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发(fā)现(xiàn)星系中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运动是可以用正常的(de)物(wù)质(zhì)和力学(xué)定律来解释的。那(nà)么(me)又有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附(fù)近的另(lìng)一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除了(le)暗(àn)物质的(de)假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够全(quán)面(miàn)，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意(yì)味着在行星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和(hé)星团的尺度，引力之间的(de)相互作用(yòng)则是不(bù)同的方(fāng)式。对于在星系团之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家还引入(rù)了外(wài)部场(chǎng)效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着我们需要对现在的(de)物理定律进行(xíng)修正，这(zhè)些发(fā)现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证据是(shì)蒙德(dé)理(lǐ)论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星际气体(tǐ)的(de)相互作用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通过什么来验(yàn)证它(tā)的质量区域到(dào)底是不是集(jí)中在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可(kě)以(yǐ)明(míng)显地看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉(lā)伸(shēn)产生(shēng)了巨大(dà)的(de)形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的(de)被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远的天体和(hé)我(wǒ)们地球上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个超大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力(lì)，会(huì)使身后更遥(yáo)远星系的光都(dōu)发生了(le)扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是(shì)引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是(shì)超大(dà)质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是(shì)暗(àn)物质。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星系团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区域并不(bù)是在中间，而(ér)是(shì)在(zài)两侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方法就是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光终(zhōng)于(yú)可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各(gè)相同性(xìng)的微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分(fēn)表示温度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则(zé)表示相对(duì)较冷的(de)区域，但实际上(shàng)它们之间的温(wēn)差只有(yǒu)万分之一(yī)。

科学家们(men)通过(guò)对前景背景(jǐng)分离后的二(èr)值图(tú)像进行连(lián)通域提取和(hé)标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起(qǐ)来(lái)不(bù)应该(gāi)是这样的，而随(suí)着暗物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减小，才(cái)变得看起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释(shì)星系当(dāng)中(zhōng)恒星(xīng)运(yùn)动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个(gè)简单的(de)理(lǐ)论框架，就很好地(dì)解释了很(hěn)多不(bù)同(tóng)的(de)观测结果。而暗物质(zhì)的(de)本质就是宇宙当中(zhōng)存在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其他的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当于找到了暗(àn)物质存在的(de)实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻(xún)找这(zhè)些不同的(de)目标粒子所需(xū)要的(de)实验方式也(yě)不(bù)相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人(rén)类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎(hū)不(bù)会与常(cháng)规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行(xíng)了(le)超过50次的实验，却没有任何(hé)实(shí)质(zhì)性(xìng)的发现，除了一个(gè)地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯(sī)山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声(shēng)称观测(cè)到(dào)了(le)某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发(fā)现了(le)一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正在(zài)以220公(gōng)里/秒的(de)速度围绕着银河系(xì)进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年(nián)的(de)时(shí)间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系的方向(xiàng)是一致的(de)，而另外(wài)半年则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完全(quán)一致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是(shì)这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能(néng)有其(qí)他(tā)的(de)情(qíng)况，造成这种年(nián)度(dù)周期信号的差(chà)异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又(yòu)在南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实验室(shì)正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物(wù)质流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得(dé)到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是(shì)由于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚建成不(bù)久，所以(yǐ)截(jié)至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器提供的视野(yě)是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能(néng)拥(yōng)有另(lìng)一种神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇(yǔ亢可以加什么偏旁变成什么字，亢这个字可以加什么偏旁)宙当中(zhōng)生命的诞生，或(huò)者(zhě)说(shuō)是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得(dé)到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍布亢可以加什么偏旁变成什么字，亢这个字可以加什么偏旁宇宙(zhòu)当中的(de)暗物(wù)质会不会意味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要(yào)先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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