宇宙是“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无法解(jiě)释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻(xún)找暗物质存(cún)在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的几十年当(dāng)中进行了(le)超过50次的(de)长期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲(zhé)学数学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后的几百年来(lái)，当天文(wén)学家们(men)发现某些(xiē)天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他(tā)们就(jiù)会知道(dào)，周围(wéi)一定有未(wèi)知的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥(ào)本勒(lēi)维(wéi)耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得(dé)重(zhòng)大天文(wén)成就的例子。但(dàn)是这些(xiē)发(fā)现(xiàn)都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们(men)上升到星系或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基(jī)正在(zài)研究和测(cè)量(liàng)后(hòu)发星系团(tuán)的(de)质量。这是一个由数千个星(xīng)系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚(fù)在一起。测(cè)量(liàng)星系团的(de)质量(liàng)一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定(dìng)其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种是(shì)获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的(de)计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的各个星系相(xiāng)对于星(xīng)系(xì)团(tuán)的运(yùn)动速度(dù)。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不(bù)以可见光的形式所存在(zài)，我们(men)无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内(nèi)的(de)，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不(bù)可见的暗质(zhì)，它(tā)不发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时(shí)的人们对这(zhè)样的(de)一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行(xíng)速度(dù)就(jiù)会(huì)越慢(màn)。但是他们(men)观测的(de)结果却让人(rén)感到不(bù)可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家(jiā)们会使用一(yī)种相对(duì)标准的(de)方法来解释暗物质的(de)存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星(xīng)系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋(xuán)转速度(dù)。如果出(chū)现异常(cháng)的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们(men)通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星系中(zhōng)心更远距离(lí)的(de)氢元素(sù)，发现它们(men)的旋转速度并不符合(hé)牛(niú)顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我(wǒ)们的太(tài)阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万(wàn)有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银(yín)河(hé)系(xì)旋转，这个实(shí)际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那(nà)么产生以(yǐ)上这(zhè)种向心(xīn)加速度的(de)原(yuán)因很可能(néng)就是(shì)存在(zài)着一种我们看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引力(lì)效应将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的(de)研究人员开始相信暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估(gū)算在星(xīng)系当中暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个(gè)星(xīng)系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗(àn)物(wù)质并不是唯一可(kě)以解释这个(gè)现象的(de)原因(yīn)。在一项新的研究当中，科(kē)学家们(men)发(fā)现，几乎(hū)没有引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒(héng)星(xīng)之间(jiān)，也会出现速度上的(de)微小差异。另(lìng)外(wài)，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约2.5亿(yì)光(guāng)年(nián)，大(dà)小和银河系不多，但是(shì)星系当中存在的(de)恒星数量(liàng)却(què)只有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该星系(xì)必须(xū)存在(zài)暗物质，否则就会(huì)分崩离析(xī)。但(dàn)是科学家(jiā)们(men)使用最先进(jìn)的望远镜(jìng)对(duì)其进(jìn)行(xíng)了40个(gè)小时的(de)详细(xì)测量之后，发现星(xīng)系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力学(xué)定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又有人(rén)提出，也许该(gāi)星系(xì)的(de)暗(àn)物质，已经被附(fù)近的另一个大星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近(jìn)没有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说(shuō)之外(wài)，另一种可(kě)能就(jiù)是(shì)人(rén)类对引力的(de)理解还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中的工作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味着在行(xíng)星系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和(hé)星团(tuán)的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还(hái)引入了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们(men)需要对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很多人认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结(jié)。但是(shì)在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所(suǒ)没法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类(lèi)似(shì)这样的(de)星团，它们大部分(fēn)的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气(qì)体所在的中间区域。那么(me)我们通(tōng)过什么来验证(zhèng)它的质量区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一(yī)张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨大的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本身并不(bù)是(shì)真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地(dì)球(qiú)上的观测(cè)者之间。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这个(gè)巨大的天体可能(néng)是(shì)超大(dà)质(zhì)量(liàng)的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并(bìng)不是(shì)在中间，而(ér)是在(zài)两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的(de)解释方法就是当星团发生(shēng)全部(bù)的碰(pèng)撞时(shí)，可(kě)被(bèi)观测(cè)到的质量气体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了(le)这个区域，并在两边形(xíng)成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜(jìng)研(yán)究也被认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄(qì)今为止最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无(wú)阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在(zài)宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上留下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背景分离后的二值图(tú)像进(jìn)行连(lián)通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗物(wù)质(zhì)，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是这样(yàng)的，而(ér)随(suí)着暗物质的(de)增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微(wēi)波(bō)背(bèi)景辐射(shè)的测量值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物(wù)质大约(yuē)是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个数(shù)字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不(bù)同的观测(cè)结果(guǒ)。韬光养晦避其锋芒什么意思，避其锋芒下一句怎么说而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中(zhōng)存(cún)在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就(jiù)相(xiāng)当于(yú)找到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么？科学(xué)家们已经提出(chū)了数十种的(de)假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻(xún)找这些不同的目标粒(lì)子所需要的实验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会(huì)与(yǔ)常规物(wù)质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进(jìn)行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大的地学实验室，这个实(shí)验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周(zhōu)期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声(shēng)称观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的数据收集(jí)，人们发(fā)现了一(yī)个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且在20年(nián)当(dāng)中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第(dì)一(yī)个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才(cái)我们讲了(le)太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着我(wǒ)们也(yě)在以这样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向与太阳环绕(rào)银河系(xì)的方(fāng)向是一致的(de)，而另外(wài)半年(nián)则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地(dì)球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一(yī)致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情(qíng)况中，太(tài)阳系相对银河系的平(píng)面(miàn)呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的(de)情况，造(zào)成这种年度周期信号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山(shān)上的积(jī)雪，甚至连(lián)意大利游客的(de)数量也符(fú)合这个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实(shí)验(yàn)室，这里的季节与(yǔ)之前(qián)的实验室正好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到相(xiāng)同的(de)信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所存(cún)在(zài)的非常有力的证据了。但是由(yóu)于(yú)这个实(shí)验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望(wàng)远镜，这台太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃(bó)红外仪器(qì)的(de)100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以待(dài)了。费米实(shí)验(yàn)室粒(lì)子天体(tǐ)物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们(men)极有可能(néng)拥有另一(yī)种神(shén)秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进(jìn)一步的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落的(de)行星上(shàng)，暗(àn)物质(zhì)正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大(dà)前提是(shì)要先找到暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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