宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的？为何会存(cún)在科学无(wú)法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科学(xué)家们在(zài)过去(qù)的几十(shí)年(nián)当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任(rèn)何的(de)有效证据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲(zhé)学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了(le)万有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天(tiān)体(tǐ)运动的规(guī)律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当天文学(xué)家们发现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们(men)就会(huì)知道，周围一定有未(wèi)知的(de)天体通过引(yǐn)力(lì)在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运(yùn)行(xíng)轨道的异(yì)常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王(wáng)星(xīng)的发现都是(shì)应(yīng)用万有引力(lì)定律所取得(dé)重大(dà)天文成就的例(lì)子。但是这些发(fā)现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个(gè)由(yóu)数千个星系所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这(zhè)些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团(tuán)的(de)质量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确(què)定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第(dì)一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各(gè)个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星(xīng)系团(tuán)的运(yùn)动速(sù)度。当测(cè)量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着，后发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光(guāng)的形式(shì)所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系(xì)的速(sù)度比理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些(xiē)可见星系(xì)的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在(zài)星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就(jiù)应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量来(lái)源(yuán)于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不发(fā)散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这(zhè)个词才再一次(cì)出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观(guān)测仙女座星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的结果(guǒ)却让人感到不可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒(héng)星的(de)旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是根(gēn)据(jù)牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没(méi)有足够大(dà)的(de)质量来吸引它(tā)们(men)，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量(liàng)星系当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的(de)距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度(dù)。如果(guǒ)出(chū)现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质(zhì)的(de)力(lì)量进入(rù)其(qí)中。

于(yú)是科学家(jiā)们通(tōng)过射电(diàn)望远镜测量了距(jù)离(lí)星系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转速度并(bìng)不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也(yě)不例(lì)外(wài)，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的(de)运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银(yín)河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速(sù)度远远大于理论速度，那么(me)产生以(yǐ)上这种向心加速(sù)度的原因很(hěn)可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的(de)引(yǐn)力效应将星(xīng)系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在(zài)。科学家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量(liàng)占(zhàn)整个星系(xì)质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现(xiàn)象的原因。在一(yī)项新的研究当中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效应的(de)遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会(huì)出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论(l辣妹是夸人还是骂人的，辣妹是夸人还是骂人的话ùn)上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先进的(de)望(wàng)远镜(jìng)对其进行(xíng)了40个(gè)小时的详(xiáng)细(xì)测量(liàng)之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动是可(kě)以(yǐ)用(yòng)正常(cháng)的(de)物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经(jīng)被(bèi)附近的另(lìng)一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能(néng)就(jiù)是人类对(duì)引力的理解还不够全面，引力(lì)很(hěn)可(kě)能在(zài)不同尺度空间中的工作方(fāng)式(shì)是不同的(de)，这意味着在行(xíng)星(xīng)系尺(chǐ)度中的天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的(de)相互(hù)作用则(zé)是不同的方式(shì)。对(duì)于在星系团之(zhī)间(jiān)的相互(hù)作用，科学家还引入了(le)外部场效(xiào)应(yīng)的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光年(nián)的规模上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产生(shēng)对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我(wǒ)们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也(yě)让很多人认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存在的(de)其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子(zi)弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞的(de)星系(xì)团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星(xīng)团，它们大(dà)部分的普通(tōng)质量(liàng)都在星系的气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的(de)相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系(xì)团大部(bù)分的质量将(jiāng)位于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照片，在(zài)照(zhào)片(piàn)中我们可以(yǐ)明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不(bù)是(shì)真(zhēn)的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的(de)引(yǐn)力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生了(le)扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或者(zhě)是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并(bìng)不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当(dāng)星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观(guān)测到的质(zhì)量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了(le)引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的(de)迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下(xià)了各(gè)相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的(de)部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起(qǐ)来(lái)“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动所需要(yào)的(de)暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好地(dì)解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某种类型(xíng)的粒(lì)子(zi)，它们不参与任何其他的电磁(cí)作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是(shì)什(shén)么？科学家们已经提出了(le)数十种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些(xiē)不(bù)同的目标粒(lì)子所(suǒ)需(xū)要的实(shí)验(yàn)方(fāng)式也不相同。在过去的(de)几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不(bù)会(huì)与(yǔ)常规(guī)物(wù)质相(xiāng)互(hù)作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们(men)已经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼高(gāo)的(de)探测器(qì)，一直致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观(guān)测到(dào)了某种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们(men)发现(xiàn)了(le)一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而(ér)且在(zài)20年当中每(měi)年都是一样。一些科(kē)学家认为这(zhè)可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质(zhì)会产生(shēng)周(zhōu)期性的(de)年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系(xì)正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存(cún)在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这样的(de)速度(dù)在(zài)穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候(hòu)，地(dì)球与太阳的(de)方向正好达(dá)到完全一致，这是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这(zhè)可(kě)以用来解释，研究(jiū)人(rén)员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异(yì)也可(kě)能(néng)是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客的(de)数量(liàng)也符(fú)合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南(nán)半球建(jiàn)立了一个(gè)几乎(hū)相同的实(shí)验室(shì)，这里的季(jì)节与之前的实验室正好相反，而(ér)在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗物质流(liú)的运动特征和(hé)第(dì)一(yī)个实验室(shì)是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法(fǎ)提供(gōng)相应的数据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台(tái)太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒子天(tiān)体物理中心的(de)科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说(shuō)是(shì)生命(mìng)进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实(shí)，那(nà)么(me)遍布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物(wù)质会不(bù)会(huì)意(yì)味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在的(de)实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de辣妹是夸人还是骂人的，辣妹是夸人还是骂人的话)支持是我更新的(de)动(dòng)力！

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