宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没(méi)有发现任何的(de)有效证(zhèng)据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学(xué)数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天文学家们(men)发现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就通过天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异(yì)常，推算并(bìng)且发现了海(hǎi)王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律所取得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的(de)尺度(dù)，事情(qíng)就(jiù)开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究和测量(liàng)后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数(shù)千个星系所组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致(zhì)，就(jiù)可以确(què)定其质量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的(de)质(zhì)量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中(zhōng)的各(gè)个(gè)星(xīng)系相对于星系团(tuán)的运动(dòng)速度。当测量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基(jī)彻(chè)底懵了(le)，“动力学(xué)质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最(zuì)诡(guǐ)异(yì)的(de)是，在(zài)测量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多(duō)星系的(de)速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的(de)，它们早就应(yīng)该被抛(pāo)出(chū)星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部(bù)分(fēn)不可见(jiàn)的(de)暗质(zhì)，它不发(fā)散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却(què)占(zhàn)据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才再一(yī)次出现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的(de)恒(héng)星在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是(shì)他(tā)们观(guān)测(cè)的结果(guǒ)却(què)让人感到不可(kě)思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离(lí)的(de)增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持(chí)不(bù)变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如(rú)果没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科(kē)学家(jiā)们会(huì)使(shǐ)用一(yī)种相对标准的(de)方法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法(fǎ)就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现(xiàn)异常(cháng)的结(jié)果，就认为(wèi)是由暗(àn)物质的力(lì)量进入(rù)其中。

于是科学家们(men)通过(guò)射电望远镜测(cè)量了距离星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们(men)的(de)太阳系也不例外，太(tài)阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根据万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律进行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河(hé)系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上这种向心(xīn)加速(sù)度(dù)的原因很(hěn)可能(néng)就是存在着一种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是(shì)这些暗物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗物质的存(cún)在(zài)。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占整个星系(xì)质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个(gè)现象的(de)原因。在一(yī)项新的研究当(dāng)中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文学家还发(fā)现(xiàn)了一(yī)个反常(cháng)的星(xīng)系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个(gè)星系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系(xì)必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学(xué)家(jiā)们(men)使(shǐ)用最先进的望远镜(jìng)对(duì)其(qí)进行了40个小时的(de)详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动(dòng)是(shì)可以用正常的物(wù)质和力学定(dìng)律来解释(shì)的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的(de)是(shì)，它的附近没有任何(hé)星系(xì)存在。造成(chéng)这些(xiē)现(xiàn)象的除了暗物质的(de)假说(shuō)之外，另一种可能就是人(rén)类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着(zhe)在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的相互作用则(zé)是不同的(de)方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年(nián)的(de)规模上，巨(jù)大的质(zhì)量(liàng)之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的(de)物理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多(duō)人认为暗物质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们(men)大部分(fēn)的(de)普通质量都在星(xīng)系(xì)的气(qì)体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)大(dà)部分的质量(liàng)将位于所有这些气体(tǐ)所在的(de)中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们(men)通过(guò)什么(me)来验证它的(de)质量区(qū)域到(dào)底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本身(shēn)并(bìng)不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极(jí)遥远的(de)天体和我(wǒ)们地球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的(de)东西(xī)的引力(lì)，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大(dà)质量的(de)黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人(rén)们(men)对(duì)子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区(qū)域并不是在中(zhōng)间，而是(shì)在(zài)两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的(de)质量气(qì)体被卡在(zài)了中间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了(le)这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为(wèi)是(shì)暗(àn)物质存在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年(nián)之(zhī)后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各(gè)相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部(bù)分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示(shì)相(xiāng)对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们(men)通(tōng)过(guò)对(duì)前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进(jìn)行连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不(bù)应该(gāi)是(shì)这样(yàng)的(de)，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数(shù)字与解释(shì)星系当(dāng)中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理(lǐ)论框架(jià)，就很好地解释了很多不(bù)同(tóng)的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其(qí)他的电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来(lái)相互作用(yòng)。所以如果能(néng)够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出(chū)了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻找这些不同的(de)目标(biāo)粒子所需要的实(shí)验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过(guò)去的(de)几十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找(zhǎo)这些(xiē)看(kàn)不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会与常(cháng)规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上(shàng)最(zuì)大的地学实验室，这个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高的(de)探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了(le)20多年的(de)数据收集，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的(de)事情。探(tàn)测(cè)率会在(zài)每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而且在20年(nián)当中每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科(kē)学家认为这(zhè)可(kě)能(néng)是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的年度信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中(zhōng)会(huì)产生相应的振荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太(tài)阳(yáng)进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半年(nián)则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)女人出国能干什么工作，女人出国打工都有什么工作的方(fāng)向正好(hǎo)达(dá)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11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系(xì)相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不(bù)影响(xiǎng)这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释(shì)，研究人员们(men)所(suǒ)观测到的周期(qī)性信号(hào)。当(dāng)然也可(kě)能(néng)有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度周期信号的(de)差(chà)异也可能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的(de)水(shuǐ)分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合(hé)这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的(de)运动特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以(yǐ)得到相(xiāng)同的(de)信(xìn)号，就(jiù)可以成为暗(àn)物质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截(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)会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相女人出国能干什么工作，女人出国打工都有什么工作(xiāng)同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格(g女人出国能干什么工作，女人出国打工都有什么工作é)雷斯罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一(yī)个(gè)关(guān)键(jiàn)的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应(yīng)，会支(zhī)持(chí)宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重(zhòng)要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物质(zhì)会不会(huì)意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行(xíng)星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通过这样(yàng)的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当(dāng)然(rán)，这些(xiē)推论的大(dà)前提(tí)是要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们(men)，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到(dào)底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新的动力！

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