宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科学(xué)无(wú)法解释的“暗(àn)物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存(cún)在的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的几十年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学数学原理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发(fā)表了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示(shì)了(le)宇宙中天(tiān)体运动的规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维(wéi)耶(yé)就通(tōng)过(guò)天王星运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了(le)海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律所取得(dé)重大天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和(hé)测量后发星(xīng)系团的质量(liàng)。这是一个(gè)由数千(qiān)个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果一致，就可(kě)以确定其(qí)质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星(xīng)系的光度(dù)。

第二种是动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移测量(liàng)星系团中的(de)各个(gè)星系相对于星系团的(de)运动速(sù)度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了(le)，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多星系的(de)速度比理论上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了，除非有一(yī)种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力(lì)量(liàng)来(lái)源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可(kě)见的(de)暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质量(liàng)。只是(shì)当时的人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来(lái)说，距离中心(xīn)越远的(de)恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的(de)运行速(sù)度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的结(jié)果(guǒ)却让人感到(dào)不(bù)可(kě)思议。

随(suí)着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒(héng)星的(de)旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是根据牛顿(dùn)的(de)万有引力定(dìng)律，在(zài)星系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当(dāng)中了(le)。基于(yú)这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们会使用(yòng)一(yī)种相(xiāng)对标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗(àn)物质的存(cún)在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是(shì)测量(liàng)星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异常(cháng)的(de)结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的(de)氢元素，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)并不符合(hé)牛顿的力学定(dìng)律。我们的太(tài)阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的(de)第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力定律(lǜ)进行计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心加速(sù)度(dù)的原因很可能(néng)就(jiù)是存(cún)在着一种我们看不到的(de)物质，是这些(xiē)暗(àn)物质的引(yǐn)力效(xiào)应将星(xīng)系聚(jù)集在了一(yī)起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越(yuè)来(lái)越多(duō)的研究(jiū)人员开始相信暗物(wù)质的存(cún)在(zài)。科(kē)学家根据星(xīng)系外(wài)恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算(suàn)在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一可(kě)以(yǐ)解释这(zhè)个现象的(de)原因。在(zài)一项新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几乎没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发(fā)现了(le)一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大(dà)小和银河系不(bù)多(duō)，但是星系(xì)当中(zhōng)存(cún)在的(de)恒(héng)星数量却只有(yǒu)银(yín)河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该(gāi)星系必须(xū)存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时(shí)的(de)详细测量之后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以用正(zhèng)常的物质和(hé)力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的(de)另一(yī)个大星系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存在(zài)。造(zào)成这(zhè)些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可(kě)能就是人(rén)类对(duì)引(yǐn)力(lì)的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能(néng)在不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按(àn)照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是(shì)上升到星系(xì)和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是(shì)在数(shù)百万光(guāng)年的规(guī)模上(shàng)，巨大(dà)的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们(men)需(xū)要(yào)对现在(zài)的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗物质存在(zài)的(de)其他的(de)理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解(jiě)释的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它(tā)们大(dà)部分(fēn)的普通(tōng)质量(liàng)都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞(zhuàng)的(de)时候(hòu)，星际气(qì)体的相互作(zuò)用(yòng)就会导(dǎo)致温度(dù)的急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分(fēn)的(de)质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的(de)质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多(duō)星系(xì)似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨(jù)大的(de)形(xíng)变(biàn)。其实这些星系(xì)本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应(yīng)。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的(de)大(dà)质量区域并不是在(zài)中间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好的解释(shì)方法就(jiù)是当(dāng)星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通(tōng)过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗(àn)物(wù)质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理论证大肖指哪几个生肖，大肖指哪几个生肖动物据。

除此之(zhī)外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆(bào)炸开始，38万年(nián)之(zhī)后(hòu)，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了(le)。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的(de)微波辐射。其中红色(sè)的部分表示(shì)温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上它们(men)之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二(èr)值图像进(jìn)行连通(tōng)域提取和(hé)标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不(bù)应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要(yào)的(de)暗(àn)物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与(yǔ)解释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需要(yào)的(de)暗物质比例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是(shì)宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种类(lèi)型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作(zuò)用(yòng)，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果(guǒ)能够找到(dào)这种粒子的(de)存在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗(àn)物质存在(zài)的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学(xué)家们(men)已经提出了数(shù)十(shí)种(zhǒng)的假想目(mù)标，而(ér)要寻找这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实(shí)验方(fāng)式(shì)也不(bù)相同。在过(guò)去(qù)的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会(huì)与常规(guī)物质(zhì)相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次(cì)的实(shí)验，却没(méi)有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现，除了一(yī)个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗物质粒子的(de)周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣的事情。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值(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(kě)能(néng)是人类发(fā)现暗物质的第一个(gè)直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期(qī)性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在(zài)以(yǐ)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(zài)宇宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的(de)速(sù)度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕(rào)太阳的方(fāng)向与太(tài)阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的(de)，而另外半(bàn)年(nián)则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份的时(shí)候，地球与太阳(yáng)的(de)方(fāng)向正好(hǎo)达到完(wán)全(quán)一(yī)致(zhì)，这是理论上地(dì)球穿越暗物(wù)质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系的平面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜(xié)，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这(zhè)个理论的(de)有效性。

因此科(kē)学(xué)家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可以用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能有其他(tā)的(de)情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也(yě)符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在南半球建(jiàn)立了(le)一个几乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的季节(jié)与(yǔ)之前的实(shí)验(yàn)室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的(de)运动特征和(hé)第一(yī)个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得到相同(tóng)的(de)信号(hào)，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非(fēi)常有力(lì)的证据(jù)了。但是(shì)由于(yú)这个(gè)实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前(qián)还(hái)无(wú)法提供相应的数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望(wàng)远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的(de)宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜其(qí)中一个(gè)关键的用途就(jiù)是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的(de)效(xiào)应，这种暗物质效应，会(huì)支持(chí)宇宙当(dāng)中生(shēng)命的(de)诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落(luò)的行星(xīng)上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动(dòng)力！

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