宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发现任(rèn)何(hé)的(de)有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了(le)宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们(men)发(fā)现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时(shí)候(hòu)，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未(wèi)知(zhī)的天体通过引力在(zài)摄(shè)动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星(xīng)的发(fā)现都是应用(yòng)万有引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大(dà)天文成(chéng)就(jiù)的(de)例子。但(dàn)是这些(xiē)发现(xiàn)都是在(zài)恒星系统的尺度当(dāng)中，可(kě)当(dāng)我们上(shàng)升到星(xīng)系或者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正在研(yán)究和(hé)测量后发星系团(tuán)的(de)质量。这是一个由数千个(gè)星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星(xīng)系(xì)团，这些星(xīng)系被引力束缚(fù)在一起。测量星(xīng)系团(tuán)的质量(liàng)一般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确(què)定(dìng)其质量的范围(wéi)。

第一(yī)种是获得其"光(guāng)度(dù)学(xué)的(de)质量"，需要(yào)的(de)数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存在，我们(men)无法看(kàn)到。最诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团中很多星系(xì)的速度(dù)比理(lǐ)论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力(lì)是无法(fǎ)将它(tā)们(men)束缚(fù)在星系团内的(de)，它(tā)们早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的(de)力(lì)量(liàng)在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐(yǐn)形的物(wù)质(zhì)。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提(tí)出了(le)这(zhè)样(yàng)部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说(shuō)法不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出(chū)现。天(tiān)文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在观测(cè)仙女(nǚ)座(zuò)星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的(de)结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持(chí)不变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一(yī)种相(xiāng)对标准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物(wù)质的存在(zài)，这(zhè)种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其(qí)中。

于(yú)是科学家们通过(guò)射电(diàn)望远镜(jìng)测量了(le)距离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心更远(yuǎn)距(jù)离(lí)的氢元(yuán)素(sù)，发现它们(men)的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的太阳系(xì)也(yě)不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂(bì)之(zhī)上，距离(lí)银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律(lǜ)进行计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系(xì)旋转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度，那么产生以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原因很(hěn)可能就(jiù)是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗(àn)物质的(de)质量(liàng)占整个星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯一(yī)可(kě)以解(jiě)释这个现(xiàn)象的原因(yīn)。在(zài)一项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会(huì)出现速(sù)度上的(de)微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河(hé)系不多，但是(shì)星(xīng)系当中存(cún)在(zài)的恒星数量却只有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必(bì)须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用最(zuì)先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的(de)恒星运动是可以用正常的(de)物质和力(lì)学定律来(lái)解释(shì)的(de)。那么又有人提出，也(yě)许该(gāi)星系的(de)暗物(wù)质，已经(jīng)被(bèi)附近的另一(yī)个(gè)大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存(cún)在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了(le)暗物(wù)质的(de)假说之外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度(dù)中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到(dào)星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相互(hù)作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互(hù)作用，科(kē)学家(jiā)还引(yǐn)入了外部(bù)场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的(de)质量(liàng)之间会产(chǎn)生(shēng)对彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们(men)需要对现在的物(wù)理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让很(hěn)多人认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他的理论证据(jù)，这(zhè)些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相互(hù)作用就会导致温度的急(jí)剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后(hòu)，子(zi)弹星系(xì)团大部(bù)分的质量将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么(me)我们通(tōng)过(guò)什么来验(yàn)证它(tā)的(de)质量区域(yù)到(dào)底是不是(shì)集中在中间呢(ne)？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我(wǒ)们(men)可以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了(le)巨大的(de)形变。其实这(zhè)些星(xīng)系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被(bèi)一个(gè)质(zhì)量超级巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量的东(dōng)西的引(yǐn)力(lì)，会(huì)使(shǐ)身后(hòu)更遥远星系的光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应(yīng)。这个(gè)巨大的(de)天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对(duì)子(zi)弹星系团(tuán)观测的(de)时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不(bù)是在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测到(dào)的(de)质量气(qì)体被(bèi)卡在了中间，暗物(wù)质则(zé)直(zhí)接通(tōng)过了(le)这个(gè)区域，并在(zài)两边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也(yě)被认(rèn)为是(shì)暗(àn)物质存(cún)在的迄(qì)今为(wèi)止最好的理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留下(xià)了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分(fēn)表示温度(dù)较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万(wàn)分之一(yī)。

科学(xué)家们通过对(duì)前景背(bèi)特朗普是哪个党派的 特朗普是美国第几任景(jǐng)分离后的二值图像(xiàng)进行连(lián)通域(yù)提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来(lái)不应(yīng)该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物(wù)质大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一(yī)个简单的理论框架，就(jiù)很好地(dì)解释了很(hěn)多不同的观测结(jié)果。而(ér)暗(àn)物质的本(běn)质(zhì)就是(shì)宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某(mǒu)种类(lèi)型(xíng)的粒(lì)子(zi)，它们不参与任何其(qí)他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如(rú)果能够找到这(zhè)种粒子(zi)的存(cún)在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在(zài)的实际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了数(shù)十(shí)种的(de)假想目标，而(ér)要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需(xū)要(yào)的实(shí)验方式(shì)也不相同(tóng)。在过(guò)去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会与(yǔ)常规物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科(kē)学家们已经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实(shí)质性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的(de)格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地(dì)球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致(zhì)力于(yú)寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科(kē)学(xué)家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的(de)数(shù)据收(shōu)集，人们发(fā)现了一(yī)个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测(cè)率会(huì)在每(měi)年的6月(yuè)份(fèn)达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能(néng)是人(rén)类发现暗物(wù)质(zhì)的第一(yī)个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什么(me)暗物质(zhì)会(huì)产生周(zhōu)期(qī)性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年的时间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的(de)方向与太阳(yáng)环绕(rào)银河(hé)系的方向(xiàng)是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是(shì)理论上(shàng)地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜(xié)，但是这并不影响(xiǎng)这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可能有(yǒu)其(qí)他(tā)的情况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期信号的差(chà)异(yì)也(yě)可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量(liàng)也符合这个(gè)周(zhōu)期的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家(jiā)们又(yòu)在南半球建(jiàn)立(lì)了一(yī)个(gè)几乎相(xiāng)同(tóng)的(de)实(shí)验室，这里的季(jì)节与之前(qián)的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在(zài)这里(lǐ)可(kě)以得到(dào)相同的信号(hào)，就可以成为暗(àn)物质所存在的(de)非常有力的(de)证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无(wú)法提供相(xiāng)应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大(dà)小跟哈(hā)勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)其中(zhōng)一(yī)个关键的用途就是探索暗物质背(bèi)后(hòu)的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子(zi)天体物理中心的(de)科学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中(zhōng)生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生命进化(huà)的(de)一个重要因素。

如果这一理论得(dé)到进一(yī)步的(de)证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样(yàng)的效(xiào)应(yīng)创造生(shēng)命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么(me)小伙伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到底存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更(gèng)新的动力！

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