宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找暗物质存在的(de)证据，科(kē)学(xué)家们(men)在过去的几十(shí)年当中(zhōng)进行了(le)超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但(dàn)是(shì)却没有发现(xiàn)任(rèn)何的有效(xiào)证(zhèng)据。除(chú)了一(yī)个(gè)地方(fāng)，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动的规(guī)律。往(wǎng)后的(de)几百年来(lái)，当天文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合(hé)万(wàn)有引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在(zài)。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应(yīng)用万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得(dé)重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在(zài)恒(héng)星系(xì)统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们(men)上升到(dào)星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)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(xì)所组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚在一(yī)起。测量星系团(tuán)的质(zhì)量一般会使(shǐ)用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结(jié)果一(yī)致(zhì)，就(jiù)可以确(què)定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第一种是获(huò)得其(qí)"光度(dù)学(xué)的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量(liàng)结果出(chū)来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在(zài)，我们无法看(kàn)到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量(liàng)速度的(de)过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很(hěn)多星系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这(zhè)些(xiē)可(kě)见星系的质量所产生的(de)引力是无法将它(tā)们束缚在星系团(tuán)内的，它(tā)们(men)早就应(yīng)该被抛出星系(xì)团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却占据(jù)着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人(rén)们对这样的(de)一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直(zhí)到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再一次出现(xiàn)。天(tiān)文(wén)学(xué)家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行速度就会(huì)越(yuè)慢(màn)。但(dàn)是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒(héng)星(xīng)的(de)旋转速度几乎保持不变(biàn)。可(kě)是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引力(lì)定律(lǜ)，在星(xīng)系当中(zhōng)如果(guǒ)没(méi)有足够(gòu)大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外围(wéi)的(de)恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们(men)会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方法来解释暗物(wù)质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是测(cè)量(liàng北京亦庄开发区属于哪个区的 北京亦庄是几环)星系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通(tōng)过(guò)射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力(lì)学(xué)定律。我们(men)的太(tài)阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根(gēn)据(jù)万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么(me)产(chǎn)生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的(de)原因(yīn)很可能就是(shì)存在着一(yī)种我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效应将(jiāng)星系聚集在(zài)了一起。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越来越多的研(yán)究人员(yuán)开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的(de)质量占整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研(yán)究当中(zhōng)，科学(xué)家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速(sù)度上的(de)微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是(shì)星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银(yín)河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物(wù)质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和力学定律来(lái)解释的。那么(me)又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经(jīng)被附(fù)近的(de)另一(yī)个大星系剥(bō)离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗(àn)物质(zhì)的(de)假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对(duì)引力的(de)理解(jiě)还(hái)不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的(de)，这意味着在行星(xīng)系尺度(dù)中的(de)天体会沿(yán)着它(tā)们的(de)轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式(shì)运(yùn)动。但是上升(shēng)到(dào)星系和星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规(guī)模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊的(de)效(xiào)果(guǒ)，这(zhè)个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的(de)物理定(dìng)律进行修正，这些发现也让很多人(rén)认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于暗(àn)物(wù)质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据(jù)是(shì)蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解(jiě)释的(de)“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年的子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团，由(yóu)两个碰撞的(de)星(xīng)系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团，它们(men)大部(bù)分的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体(tǐ)的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团大部分的(de)质量将位于(yú)所有这些气体所(suǒ)在的(de)中间区(qū)域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么(me)来验证它的质量区域到底是不是(shì)集(jí)中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中我们(men)可以明(míng)显地看到很多(duō)星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实(shí)这(zhè)些星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问(wèn)题(tí)，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的观(guān)测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东西的引(yǐn)力，会使身后更(gèng)遥远星系的(de)光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨(jù)大的(de)天体可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时(shí)候，发现它(tā)的大质量区域并不(bù)是在中间，而是(shì)在(zài)两(liǎng)侧。所以最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的(de)质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被(bèi)认为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间(jiān)背(bèi)景上(shàng)留下了各相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背景(jǐng)分离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物质的增(zēng)加，一(yī)些峰值北京亦庄开发区属于哪个区的 北京亦庄是几环的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景辐射的(de)测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗物质大(dà)约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释(shì)星(xīng)系当中恒(héng)星运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解释(shì)了很多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗(àn)物质的本质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型的粒(lì)子，它(tā)们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什(shén)么(me)？科学(xué)家(jiā)们已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目(mù)标粒子所需要的实验方式(shì)也(yě)不相同。在过去(qù)的几十年当(dāng)中(zhōng)，人(rén)类为了(le)寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上(shàng)最大(dà)的地(dì)学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的(de)探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的(de)科学家声(shēng)称观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们发(fā)现(xiàn)了一个(gè)有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每(měi)年都是一(yī)样。一些科学(xué)家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么暗(àn)物(wù)质(zhì)会产(chǎn)生周(zhōu)期性(xìng)的年(nián)度信号(hào)呢？刚(gāng)才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动(dòng)，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以(yǐ)有(yǒu)半(bàn)年(nián)的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一(yī)致的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的(de)方向正好达到(dào)完全一致，这是(shì)理论上地球穿(chuān)越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河系的平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论(lùn)的有效性。

因此科(kē)学家认为这(zhè)可以用来解释(shì)，研(yán)究人(rén)员们(men)所观测(cè)到的(de)周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种年(nián)度周期(qī)信号(hào)的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意大利(lì)游(yóu)客的(de)数量也符(fú)合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立(lì)了一个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的季(jì)节与(yǔ)之(zhī)前(qián)的实验(yàn)室正好相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿过(guò)暗(àn)物质流的运动特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果(guǒ)在这里可(kě)以得到相同(tóng)的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物(wù)质所(suǒ)存在的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是(shì)由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截至目(mù)前还无法提供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一个关键的(de)用(yòng)途就是(shì)探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对于探(tàn)测的(de)结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因(yīn)素(sù)。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进(jìn)一步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物(wù)质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这(zhè)样的效(xiào)应创造生命。当然，这些(xiē)推论的(de)大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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