宇宙是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学(xué)无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学(xué)家们(men)在过去(qù)的几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的(de)长期实验，但是却没(méi)有发现(xiàn)任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动的规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知(zhī)的(de)天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星(xīng)运行轨(guǐ)道(dào)的异(yì)常，推算并(bìng)且发(fā)现了(le)海(hǎi)王星的存(cún)在。另(lìng)外(wài)，哈雷(léi)彗(huì)星、冥(míng)王(wáng)星的发现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的例子(zi)。但是(shì)这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上(shàng)升到星系(xì)或(huò)者是星团的尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星(xīng)系团(tuán)的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测(cè)量星系团的质(zhì)量一般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致，就可以(yǐ)确(què)定其(qí)质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要的数据中国和哪国通婚最多，嫁中国人最多的国家是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红(hóng)移测量星系(xì)团中的各个星系(xì)相对于星(xīng)系团(tuán)的运动速(sù)度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基(jī)彻(chè)底懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见(jiàn)光的形式所存(cún)在，我们无(wú)法(fǎ)看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测量(liàng)速度的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多星(xīng)系的速度(dù)比理(lǐ)论上要(yào)快得(dé)多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该被抛出(chū)星系团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这(zhè)样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们(men)却占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是当时中国和哪国通婚最多，嫁中国人最多的国家的人们(men)对这(zhè)样的一种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道(dào)上的运行速(sù)度就会越(yuè)慢。但是他们(men)观测的(de)结果却(què)让人感(gǎn)到不可(kě)思(sī)议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的(de)质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就(jiù)是测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴上距(jù)离星系(xì)中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速度。如果出现异常(cháng)的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是科学(xué)家们通过(guò)射电望远镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中心更(gèng)远距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也(yě)不例(lì)外，太阳系位于银河系的(de)第三悬臂(bì)之上(shàng)，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律进行计(jì)算(suàn)，太阳系(xì)的运行速度应(yīng)该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可能就是存(cún)在(zài)着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物(wù)质的(de)引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗(àn)物(wù)质的存在。科学(xué)家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系(xì)当中暗(àn)物质的(de)质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是(shì)唯一可以解释(shì)这个现象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力(lì)效(xiào)应的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的(de)微(wēi)小差(chà)异(yì)。另外，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系(xì)不(bù)多(duō)，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该(gāi)星(xīng)系(xì)必须存在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最(zuì)先进的望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中的(de)恒(héng)星运动是(shì)可以用正常(cháng)的物质(zhì)和力学定律来解释的(de)。那么(me)又有(yǒu)人提出(chū)，也(yě)许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已经(jīng)被附近的(de)另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何(hé)星系存(cún)在。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了暗(àn)物(wù)质的假说之(zhī)外(wài)，另(lìng)一(yī)种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引(yǐn)力的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在(zài)行(xíng)星系尺(chǐ)度中的(de)天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照我们所理解的方式(shì)运动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间(jiān)的相互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应的(de)概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论成(chéng)立，这(zhè)意(yì)味着我们需要对现在的物(wù)理(lǐ)定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物质存在的其(qí)他的(de)理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的星团(tuán)，它们(men)大(dà)部(bù)分的普通质(zhì)量(liàng)都(dōu)在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互(hù)作用就会导致温度的(de)急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在(zài)理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域(yù)。那么我们通过(guò)什么来验证(zhèng)它的质(zhì)量区(qū)域到底是(shì)不(bù)是(shì)集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了(le)宇宙当中第(dì)一张全(quán)彩的高清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形变。其(qí)实这些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯(bó)望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地(dì)球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质量的东西(xī)的引力，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的(de)光都发(fā)生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大质(zhì)量区域(yù)并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被(bèi)观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物(wù)质(zhì)则(zé)直接(jiē)通过了这个区域，并在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力(lì)透镜研究也被认为是(shì)暗物质(zhì)存(cún)在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下了各(gè)相同(tóng)性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示(shì)温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝(lán)色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际上它们之间的(de)温差只有(yǒu)万分之一(yī)。

科学(xué)家们(men)通过对前(qián)景背景分离后的二值(zhí)图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质(zhì)的增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背(bèi)景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗(àn)物(wù)质大约(yuē)是普通物(wù)质(zhì)的(de)5倍(bèi)。这个数字(zì中国和哪国通婚最多，嫁中国人最多的国家)与解释(shì)星(xīng)系(xì)当(dāng)中(zhōng)恒(héng)星运动(dòng)所需要的(de)暗物质(zhì)比例(lì)是一(yī)致的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力(lì)来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒(lì)子的存(cún)在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗物质存在(zài)的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什(shén)么？科(kē)学家们已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻(xún)找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除了一个地(dì)方，意大(dà)利的格兰(lán)萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的地学实验(yàn)室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼高的(de)探测(cè)器(qì)，一直致(zhì)力(lì)于寻(xún)找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里(lǐ)的科学家(jiā)声称(chēng)观(guān)测到(dào)了某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的数据收集，人(rén)们发现了一(yī)个(gè)有趣的(de)事(shì)情。探测率(lǜ)会在(zài)每(měi)年(nián)的6月份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月(yuè)降到最低，而(ér)且(qiě)在(zài)20年当中每年都是一(yī)样。一些科(kē)学(xué)家认为这(zhè)可(kě)能是人类发(fā)现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也在以这(zhè)样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳(yáng)的(de)方向正(zhèng)好达到(dào)完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时(shí)段(duàn)。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在(zài)实(shí)际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并不(bù)影(yǐng)响这(zhè)个理论的(de)有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们所观测到的(de)周期性信(xìn)号。当然也可能(néng)有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的(de)差(chà)异(yì)也(yě)可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分(fēn)、高山(shān)上(shàng)的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游客的数量(liàng)也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南半球(qiú)建立(lì)了一个(gè)几乎相同(tóng)的实验室，这里的(de)季节与之前的实(shí)验室正好相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验(yàn)室是(shì)一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的(de)非(fēi)常有力的证据了。但是(shì)由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无(wú)法(fǎ)提供(gōng)相(xiāng)应的数(shù)据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南(nán)希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗(àn)物质背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研(yán)究发现，如果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另一种神(shén)秘的效(xiào)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(yīn)素。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不会意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上(shàng)，暗(àn)物(wù)质正(zhèng)在通过这样的(de)效应创造生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的(de)大前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持(chí)是我更新的动力！

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