宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无(wú)法解释(shì)的“暗物(wù)质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们在(zài)过(guò)去(qù)的几十(shí)年(nián)当中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何(hé)的(de)有效(xiào)证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲(zhé)学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体运动的(de)规律。往后(hòu)的几百年来(lái)，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道(dào)出现异(yì)常(cháng)，不(bù)符合(hé)万有引力定(dìng)律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并(bìng)且发(fā)现(xiàn)了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王(wáng)星的发现都是应(yīng)用万(wàn)有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大(dà)天文(wén)成就(jiù)的例(lì)子。但是(shì)这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上升(shēng)到(dào)星系或(huò)者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

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的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一(yī)种是获得(dé)其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要的数据(jù)是(shì)测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的(de)各个星系相(xiāng)对于星系团的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不(bù)以可见光的形(xíng)式(shì)所(suǒ)存(cún)在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的(de)是(shì)，在测量(liàng)速度的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星系团中很(hěn)多星系的速(sù)度比理论上(shàng)要(yào)快得(dé)多(duō)，按(àn)照(zhào)牛顿的运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星系的(de)质(zhì)量(liàng)所(suǒ)产生(shēng)的(de)引(yǐn)力(lì)是(shì)无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有敬备薄酌恭候光临是什么意思啊，敬备薄酌恭候光临的意思一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在(zài)起作用，这种力量来(lái)源于(yú)某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大部分(fēn)的(de)质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特(tè)在观测仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观(guān)测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们(men)，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准的(de)方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的(de)存在(zài)，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星系当中气体在(zài)X轴上距(jù)离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋(xuán)转速度。如果出现异常(cháng)的结(jié)果，就认为是由暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更远距(jù)离的(de)氢元(yuán)素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿的力学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也不例(lì)外(wài)，太阳系(xì)位(wèi)于(yú)银(yín)河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速(sù)度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速度远敬备薄酌恭候光临是什么意思啊，敬备薄酌恭候光临的意思远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就(jiù)是存在着(zhe)一种我们(men)看(kàn)不到的物质，是这些暗物(wù)质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质(敬备薄酌恭候光临是什么意思啊，敬备薄酌恭候光临的意思zhì)的存(cún)在(zài)。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出(chū)现速度上(shàng)的微小差异(yì)。另外，天文(wén)学家还发现了一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星(xīng)系必须存(cún)在(zài)暗(àn)物(wù)质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进行(xíng)了(le)40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系(xì)中的恒星运动是(shì)可以用(yòng)正常的物质(zhì)和力学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解释的(de)。那么又有人提出(chū)，也(yě)许该星系的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存(cún)在(zài)。造(zào)成这些现(xiàn)象(xiàng)的除了(le)暗物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一(yī)种可能就是人类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在(zài)不同(tóng)尺度(dù)空间中的工作方(fāng)式是不(bù)同的，这(zhè)意(yì)味着(zhe)在行(xíng)星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的方(fāng)式运动。但是上(shàng)升到(dào)星(xīng)系(xì)和星团的尺度，引力之间的(de)相互作用则(zé)是(shì)不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的(de)相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了外部场效(xiào)应(yīng)的概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质(zhì)假说理论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组(zǔ)成，类(lèi)似这样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论(lùn)上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的(de)质量将位于所有这些气(qì)体所(suǒ)在的中间区域。那(nà)么我们通(tōng)过什么来(lái)验证它的质量区(qū)域(yù)到底是(shì)不(bù)是(shì)集(jí)中在(zài)中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全彩的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中我们可以明(míng)显地看到很多星系(xì)似乎(hū)被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系本(běn)身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的(de)观(guān)测者之间(jiān)。被一(yī)个(gè)质(zhì)量超级巨大的天(tiān)体遮(zhē)挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可(kě)能(néng)是超大质量(liàng)的黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观测的(de)时(shí)候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区(qū)域(yù)并(bìng)不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以(yǐ)最(zuì)好的解(jiě)释方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是(shì)当星团发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域(yù)，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为(wèi)止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红(hóng)色的部(bù)分(fēn)表示温(wēn)度较高的(de)区域(yù)，蓝(lán)色(sè)则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的(de)温差(chà)只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的二值图像进行(xíng)连(lián)通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来(lái)不应该(gāi)是(shì)这样的(de)，而随着暗(àn)物质的(de)增加，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大约(yuē)是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释(shì)星系(xì)当中恒星运(yùn)动(dòng)所需(xū)要的暗(àn)物质比例是一致的(de)。这(zhè)就意味(wèi)着。

用(yòng)了一(yī)个简(jiǎn)单(dān)的理(lǐ)论框架，就(jiù)很好地解释了很(hěn)多不同的观测(cè)结果。而暗(àn)物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁(cí)作(zuò)用(yòng)，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如(rú)果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科学(xué)家们已经提出了(le)数(shù)十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻(xún)找这些不同的(de)目标粒子所需要(yào)的实验方(fāng)式(shì)也(yě)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(jiàn)、摸(mō)不到，几乎(hū)不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了(le)超过(guò)50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了(le)某种信(xìn)号。经(jīng)过(guò)了20多年的(de)数据(jù)收集(jí)，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣的事(shì)情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而(ér)且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一(yī)样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的第(dì)一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那么(me)如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以这样的(de)速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银(yín)河(hé)系的方向是一(yī)致的，而(ér)另(lìng)外半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的(de)方(fāng)向正好(hǎo)达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流最快(kuài)的时(shí)段。而在(zài)11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个(gè)理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到的(de)周期性信号。当然也(yě)可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意大利游客(kè)的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球(qiú)建立(lì)了一个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里的(de)季节与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过(guò)暗(àn)物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的非常有力的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应的(de)数据(jù)支持(chí)。另(lìng)外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的(de)宽视(shì)场仪器提供的(de)视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其(qí)中一个(gè)关(guān)键的用途就(jiù)是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物理中心(xīn)的科(kē)学(xué)家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研(yán)究发(fā)现(xiàn)，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质(zhì)会(huì)不会意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落(luò)的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在(zài)通过这样的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这(zhè)些推论(lùn)的大(dà)前(qián)提是(shì)要(yào)先(xiān)找到(dào)暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。那么(me)小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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