宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存在科学(xué)无法解释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是(shì)什么(me)？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的(de)几(jǐ)十年当中进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示(shì)了(le)宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道(dào)出现异常，不符合(hé)万有(yǒu)引力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通(tōng)过天王(wáng)星(xīng)运(yùn)行(xíng)轨道的异(yì)常(cháng)，推算(suàn)并且发(fā)现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力(lì)定律所(suǒ)取得重大天文成就(jiù)的(de)例子。但是这些发现都是(shì)在恒(héng)星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们(men)上升到星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发(fā)星(xīng)系(xì)团(tuán)的(de)质量。这是一个(gè)由数千个星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在(zài)一(yī)起。测(cè)量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结(jié)果一(yī)致(zhì)，就可以(yǐ)确(què)定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第(dì)一(yī)种是获得(dé)其(qí)"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是利用(yòng)光(guāng)谱红移(yí)测量星系团中的各个星(xīng)系相(xiāng)对于星系团(tuán)的运(yùn)动速度(dù)。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见(jiàn)光(guāng)的(de)形式所存在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星(xīng)系(xì)的速度比(bǐ)理论上要(yào)快得多(duō)，按(àn)照牛顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可(kě)见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星系(xì)团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了这样部分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越远的(de)恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距(jù)离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根(gēn)据(jù)牛(niú)顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足(zú)够大的质(zhì)量(liàng)来吸(xī)引它们，这(zhè)些(xiē)外(wài)围的(de)恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是(shì)测量星系(xì)当(dāng)中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物(wù)质的(de)力量进(jìn)入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通过射电望远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的(de)旋转速(sù)度并(bìng)不符(fú)合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳(yáng)系位于银(yín)河系的(de)第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际(jì)速(sù)度远远大(dà)于理论速度，那么产生(shēng)以上(shàng)这种向心加(jiā)速度(dù)的原因很可能就是(shì)存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的物质，是(shì)这(zhè)些(xiē)暗物质的引力效应将(jiāng)星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星(xīng)系外(wài)恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗物质的(de)质(zhì)量(liàng)占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释这个现象的原因。在(zài)一(yī)项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会(huì)出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发(fā)现(xiàn)了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星(xīng)数量却只有银(yín)河系的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系(xì)必须(xū)存在暗(àn)物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质(zhì)和(hé)力(lì)学(xué)定律来解释的。那(nà)么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提(tí)出，也(yě)许该星系的暗(àn)物(wù)质，已经被附近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥(bō)离了(le)。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存在(zài)。造成这些现象的除(chú)了暗物质的(de)假说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对引力(lì)的理解还(hái)不够全面，引力很可(kě)能(néng)在不(bù)同尺度(dù)空间中的工作方式(shì)是不同的(de)，这意(yì)味(wèi)着在(zài)行(xíng)星系尺(chǐ)度中的(de)天体(tǐ)会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之(zhī)间(jiān)的(de)相互作(zuò)用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科(kē)学(xué)家还引入了外部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的(de)质(zhì)量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意味着我们(men)需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人(rén)认(rèn)为暗物质假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)所没(méi)法(fǎ)解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光年(nián)的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似(shì)这(zhè)样的(de)星团(tuán)，它们大(dà)部分的普通质量都在星(xīng)系的气体(tǐ)当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就(jiù)会导(dǎo)致(zhì)温(wēn)度的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的(de)中间区域。那么我们通过什么来(lái)验证它的质量区(qū)域到底是不(bù)是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照(zhào)片，在(zài)照片中我(wǒ)们可以明显地(dì)看到很多星系(xì)似乎(hū)被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这(zhè)些星(xīng)系本身并不是真的(de)被(bèi)扭曲了(le)，也不(bù)是(shì)韦伯(bó)望远镜出了什么(me)问题(tí)，而是这样极(jí)遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效(xiào)应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们(men)对(duì)子(zi)弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好(hǎo)的解释方法就是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引(yǐn)力(lì)透镜研(yán)究也被认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过(guò)了130多(duō)亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景上留下(xià)了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色(sè)则表示相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前(qián)景背景分离后的二(èr)值(zhí)图(tú)像(xiàng)进(jìn)行连通域提取和标记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度会(huì)减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我们(men)需要的暗物质大(dà)约是普(pǔ)通(tōng)物(wù)质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需要(yào)的暗物质比例(lì)是一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理(lǐ)论(lùn)框(kuāng)架，就(jiù)很好地(dì)解释了很(hěn)多不同的观(guān)测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其(qí)他的电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互(hù)作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在(zài)的实际证(zhèng)据(jù)。这种粒(lì)子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的(de)假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒(lì)子所需要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些(xiē)看不见(jiàn)、摸不(bù)到(dào)，几乎不(bù)会(huì)与常(cháng)规(guī)物质(zhì)相(xiāng)互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们(men)已经进行了超(chāo)过50次的(de)实验，却没(méi)有任(rèn)何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山(shān)脉。

在(zài)山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验(yàn)室(shì)，这个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的(de)探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称(chēng)观测(cè)到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数(shù)据(jù)收集，人们(men)发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到(dào)最(zuì)低，而且在20年当中每年都(dōu)是一(yī)样。一些科学家认为这可(kě)能是人类发现暗(àn)物质的第(dì)一(yī)个直接(jiē)证(zhèng)据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移动，那(nà)么(me)如果暗物质存(cún)在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向与太阳环绕银河(hé)系(xì)的方(fāng)向是(shì)一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的(de)时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的(de)方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿(chuān)越暗(àn)物质(zhì)流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不影(yǐng)响这个(gè)理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观(guān)测到的(de)周期(qī)性信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异(yì)也可能(néng)是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利(lì)游客的数量也符(fú)合(hé)这个周期的规律。

所以，科(kē)学(xué)家们又(yòu)在(zài)南(nán)半球建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的(de)季节与之前(qián)的(de)实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运动特征和第(dì)一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物质(zhì)所(suǒ)存在的(de)非(fēi)常有(yǒu)力(lì)的(de)证(zhèng)据了。但是由(yóu)于这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建成不(b首项和末项的公式是什么，小学等差数列基本的5个公式ù)久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射(shè)一台新的望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视(shì)场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测(cè)的(de)结果，我们(men)只能拭目以待(dài)了(le)。费(fèi)米实验室粒(lì)子天(tiān)体物理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前(qián)提(tí)是要(yào)先(xiān)找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持(chí)是(shì)我更新(xīn)的动力(lì)！

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