宇宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无(wú)法解释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在(zài)的证据，科(kē)学家们(men)在过去的几(jǐ)十年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但是(shì)却(què)没有发现任(rèn)何的(de)有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表了(le)万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年来(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(hé)万有引力定律的(de)时候，他们(men)就会(huì)知(zhī)道，周(zhōu)围一(yī)定有未知(zhī)的天体通(tōng)过引力(lì)在摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都(dōu)是(shì)应用万有引力定律所取得重大天文成就的(de)例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就(jiù)开(kāi)始变得(dé)诡异了(le)。俄罗斯乌克兰什么时候结束战争>

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨(cí)兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和(hé)测(cè)量后发星系(xì)团的质量(liàng)。这(zhè)是一个(gè)由数(shù)千个星系所组成的(de)巨大星系团，这(zhè)些星系被(bèi)引力束(shù)缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团(tuán)的质量一般会(huì)使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)，当(dāng)两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其俄罗斯乌克兰什么时候结束战争(qí)质量(liàng)的范(fàn)围。

第(dì)一种是获得(dé)其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的(de)数据是测量各个(gè)星系(xì)的光度。

第二种是动力(lì)学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各(gè)个星(xīng)系相对于(yú)星系(xì)团的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基(jī)彻(chè)底懵(měng)了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量(liàng)速(sù)度的(de)过程中(zhōng)，兹(zī)威(wēi)基发现星系团(tuán)中(zhōng)很多(duō)星系的(de)速(sù)度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们束缚在星系(xì)团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星系(xì)团之外(wài)了，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)力(lì)量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的质(zhì)量。只是当时(shí)的(de)人们对(duì)这(zhè)样的一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一(yī)次(cì)出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说(shuō)，距离中心越远的恒星在(zài)其(qí)轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加(jiā)，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的(de)万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这些外围的(de)恒星早就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释(shì)暗物(wù)质的(de)存在，这种方法就是(shì)测量星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距(jù)离星系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速度。如(rú)果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量(liàng)进入其(qí)中。

于是(shì)科(kē)学(xué)家们通过射电望(wàng)远镜测量(liàng)了(le)距离星系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元(yuán)素，发(fā)现(xiàn)它们(men)的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系(xì)位于银河系的第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河(hé)系中(zhōng)心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河(hé)系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生(shēng)以(yǐ)上这种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很(hěn)可能就是(shì)存在(zài)着(zhe)一(yī)种(zhǒng)我们(men)看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是(s俄罗斯乌克兰什么时候结束战争hì)从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员开(kāi)始相信(xìn)暗物(wù)质的存在。科(kē)学家根据星系(xì)外恒(héng)星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质(zhì)量(liàng)占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银河系不多(duō)，但是星系当中存在(zài)的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系的千(qiān)分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用(yòng)最先(xiān)进的(de)望远镜对(duì)其进行了40个小时的(de)详细测(cè)量之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另(lìng)一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是人类(lèi)对引(yǐn)力的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力(lì)很可(kě)能在不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的工作(zuò)方式(shì)是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度(dù)中的天(tiān)体会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道(dào)，按照我们所理(lǐ)解的(de)方(fāng)式(shì)运动。但是上升到星系和(hé)星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互(hù)作用则(zé)是不(bù)同的方(fāng)式。对于在星系团之间(jiān)的相互(hù)作用，科学家还(hái)引入了外部场效(xiào)应的概念，指的(de)是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对现在的物(wù)理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说(shuō)理论(lùn)就此终结(jié)。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关于暗(àn)物(wù)质存(cún)在的(de)其他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的(de)“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似(shì)这样的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在(zài)星(xīng)系的(de)气(qì)体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的质(zhì)量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些星(xīng)系(xì)本身(shēn)并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天(tiān)体(tǐ)和我们(men)地球上的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质(zhì)量(liàng)的(de)东西(xī)的引(yǐn)力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是(shì)当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到(dào)的(de)质量(liàng)气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则(zé)直接(jiē)通过了这个区域，并(bìng)在(zài)两边形成(chéng)了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也被认为是暗(àn)物质存在的迄(qì)今为(wèi)止最(zuì)好的理(lǐ)论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自(zì)宇宙当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之(zhī)后，可见光终于可以畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留(liú)下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的(de)部(bù)分表示温度较高的(de)区域，蓝(lán)色则表示(shì)相对较冷的(de)区域，但实(shí)际上(shàng)它们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过对前景背(bèi)景分离后(hòu)的二值(zhí)图像进行连通域提取和标记之(zhī)后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很(hěn)好地(dì)解释了很多不(bù)同的观(guān)测结果。而(ér)暗物(wù)质(zhì)的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不参与任(rèn)何(hé)其他(tā)的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用(yòng)。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了暗物(wù)质(zhì)存在的(de)实际(jì)证据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些(xiē)看(kàn)不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物质相(xiāng)互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的(de)格(gé)兰萨索山(shān)，隶(lì)属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最(zuì)大的地学实验室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到(dào)了(le)某种信号(hào)。经(jīng)过了(le)20多年的数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一(yī)个(gè)有趣的(de)事情。探测率会在(zài)每年(nián)的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类发(fā)现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河(hé)系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着我们(men)也(yě)在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向是一致(zhì)的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论上地球穿(chuān)越(yuè)暗(àn)物质(zhì)流(liú)最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此(cǐ)科学(xué)家认为这可以用来(lái)解释，研究人员们所观(guān)测到的周期(qī)性信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号(hào)的差异(yì)也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量(liàng)也符合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了一(yī)个(gè)几(jǐ)乎相同的(de)实验室，这里的(de)季节(jié)与之前的实验室正好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的运(yùn)动(dòng)特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗物(wù)质(zhì)所存在的非常有力的(de)证据了。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还无法(fǎ)提(tí)供相应(yīng)的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探测的(de)结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说(shuō)是生(shēng)命(mìng)进(jìn)化的一个重要因素。

如(rú)果这一(yī)理论得到进一步(bù)的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效应创造(zào)生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持是我更新(xīn)的(de)动力！

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