宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人类为了(le)寻找暗(àn)物(wù)质存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们在过去(qù)的几十(shí)年(nián)当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨(sà)克(kè)牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力(lì)定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天体运(yùn)行(xíng)轨道(dào)出(chū)现(xiàn)异常(cháng)，不(bù)符合(hé)万有(yǒu)引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律所(suǒ)取得重大天文(wén)成(chéng)就(jiù)的例(lì)子。但是(shì)这些发现都是(shì)在恒星系统(tǒng)的(de)尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这是(shì)一个由数千个(gè)星系所组成的巨(jù)大星系(xì)团，这(zhè)些星系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其(qí)"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的(de)光度(dù)。

第二种是动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团(tuán)的(de)运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹(zī)威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系(xì)团中很多星系(xì)的速度比(bǐ)理论上要(yào)快得多(duō)，按(àn)照牛顿的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的(de)质(zhì)量(liàng)所产(chǎn)生的引力是无法将它(tā)们束缚在星系团内的(de)，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的(de)力量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们(men)却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质(zhì)量。只(zhǐ)是当时(shí)的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再(zài)一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议(yì)。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有(yǒu)足够大的(de)质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会(huì)使用一种相对标准的(de)方法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异(yì)常的(de)结(jié)果，就认为是由暗物(wù)质的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的(de)太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银(yín)河(hé)系(xì)的(de)第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定律(lǜ)进(jìn)行计(jì)算(suàn)，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原(yuán)因很可能就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我们(men)看不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这(zhè)时开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗(àn)物质的存在。科(kē)学家根(gēn)据星系外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释(shì)这个(gè)现象(xiàng)的(de)原(yuán)因(yīn)。在一项(xiàng)新(xīn)的(de)研(yán)究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现速度上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还发现了一(yī)个(gè)反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多(duō)，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的恒(héng)星(xīng)数量(liàng)却(què)只有(yǒu)银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在(zài)暗(àn)物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对(duì)其(qí)进行了40个(gè)小时的详细测量之后(hòu)，发(fā)现星系中的恒(héng)星运动是可(kě)以用正常的物(wù)质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系(xì)的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近的(de)另(lìng)一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一(yī)种(zhǒng)可能就(jiù)是人(rén)类(lèi)对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工(gōng)作方式(shì)是不同的，这意味(wèi)着在(zài)行星系(xì)尺度中的天体会沿着它(tā)们的(de)轨道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的方(fāng)式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系(xì)和星(xīng)团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用(yòng)则是不同的方(fāng)式。对于在(zài)星系团(tuán)之间的相互(hù)作用(yòng)，科学(xué)家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量(liàng)之(zhī)间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要对现(xiàn)在的(de)物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让(ràng)很多人认为(wèi)暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距(jù)离(lí)为37亿光(g社戏主要内容概括及中心思想50字，社戏,的主要内容uāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的(de)星团(tuán)，它(tā)们(men)大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的(de)相互作用(yòng)就(jiù)会(huì)导(dǎo)致温(wēn)度的(de)急剧升(shēng)高(gāo)，速度(dù)大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将位(wèi)于所有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么(me)我们通过(guò)什么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身(shēn)并不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦(wéi)伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们(men)地(dì)球上的(de)观测者之间。被一个质量超级巨(jù)大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质量的(de)东西的引力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星(xīng)系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时(shí)候(hòu)，发现它(tā)的(de)大质量(liàng)区域(yù)并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星(xīng)团(tuán)发生全部的(de)碰(pèng)撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并(bìng)在两边形(xíng)成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿(yì)年之后，这(zhè)些光(guāng)在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留(liú)下(xià)了各相(xiāng)同性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部分表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们(men)之间的温差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们(men)通过对前(qián)景(jǐng)背景分(fēn)离后的(de)二值图像(xiàng)进行连通域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该是(shì)这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一(yī)些峰(fēng)值的(de)幅度会(huì)减(jiǎn)小，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的(de)测(cè)量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需(xū)要的暗物质比例是一致的(de)。这就意(yì)味着。

用(yòng)了(le)一个(gè)简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质(zhì)就是宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其他(tā)的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来相(xiāng)互作用。所以如(rú)果能够找到这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相当于(yú)找(zhǎo)到(dào)了(le)暗物质存在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么(me)？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要(yào)的实验方(fāng)式也(yě)不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻(xún)找这(zhè)些看(kàn)不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会与常规(guī)物(wù)质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却没(méi)有(yǒu)任何实(shí)质性的发现，除了(le)一(yī)个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致(zhì)力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称(chēng)观测到(dào)了某种信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最低(dī)，而且在(zài)20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么(me)暗物(wù)质会产生周期性的年度信号呢(ne)？刚才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河(hé)系进(jìn)行移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以(yǐ)30公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的(de)方向是一致(zhì)的，而(ér)另外(wài)半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与(yǔ)太(tài)阳的方(fāng)向正好(hǎo)达到完(wán)全一(yī)致，这是(shì)理论(lùn)上地(dì)球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际(jì)的(de)情况中，太阳系(xì)相对(duì)银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科(kē)学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度周期信号的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大(dà)利游(yóu)客的(de)数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同的(de)实验室，这里(lǐ)的季(jì)节与之前的(de)实验室正好相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物(wù)质流(liú)的运(yùn)动特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所存(cún)在的非常有力的(de)证(zhèng)据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望远镜，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是(shì)哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是探索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它(tā)们极(jí)有(yǒu)可能拥有另一种神秘的(de)效(xiào)应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质(zhì)会不会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在(zài)通过(guò)这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物(wù)质存(cún)在的实(shí)际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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