宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科学(xué)无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在(zài)的证(zhèng)据，科学(xué)家(jiā)们在(zài)过去的几(jǐ)十(shí)年当中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任何的有效证据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它(tā)揭示了(le)宇宙中天体运动(dòng)的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百(bǎi)年(nián)来(lái)，当天文(wén)学(xué)家(jiā)们发现某些天体运(yùn)行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符合万有(yǒu)引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力在摄(shè)动它的(de)轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就(jiù)通(tōng)过(guò)天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星(xīng)的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例(lì)子(zi)。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当(dāng)中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的(de)尺(chǐ)度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗其人舍然大喜的舍是什么意思，不舍昼夜的舍是什么意思古义里茨兹威基正在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是(shì)一个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会(huì)使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法(fǎ)结(jié)果(guǒ)一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

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

第二种是动(dòng)力学质量的计(jì)算，是利(lì)用(yòng)光谱红移测量星系团(tuán)中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系(xì)团(tuán)的运动速度。当测量结(jié)果出(chū)来(lái)之后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍。这(zhè)意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不(bù)以(yǐ)可见(jiàn)光的形(xíng)式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在(zài)测(cè)量速度的(de)过程中(zhōng)，兹威(wēi)基(jī)发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星系的(de)速度比理论上(shàng)要(yào)快得多，按(àn)照牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产生的(de)引力(lì)是无法将它们束缚在(zài)星系团内的(de)，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团之外了(le)，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不(bù)可见的(de)暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是(shì)它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的(de)质量。只是当时的(de)人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天(tiān)文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观(guān)测(cè)仙(xiān)女座星系中(zhōng)的(de)恒(héng)星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中心越(yuè)远的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的(de)运(yùn)行速度(dù)就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结果却让(ràng)人感到(dào)不可(kě)思议(yì)。

随(suí)着与中心距(jù)离的增加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如(rú)果(guǒ)没(méi)有(yǒu)足够大(dà)的质量来(lái)吸引它们，这些外围(wéi)的(de)恒星(xīng)早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一(yī)种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如(rú)果出现异(yì)常的(de)结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学(xué)家们(men)通(tōng)过射电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系(xì)也不例外(wài)，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速度的(de)原因很可能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们(men)看不到(dào)的(de)物(wù)质，是这些暗物质的引力(lì)效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科(kē)学家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物(wù)质的质量(liàng)占整(zhěng)个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应(yīng)的(de)遥远恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速(sù)度上的微小差(chà)异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发(fā)现了一(yī)个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大(dà)小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数(shù)量(liàng)却只(zhǐ)有银河(hé)系的(de)千分之一。

所以在(zài)理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但(dàn)是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的(de)详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物其人舍然大喜的舍是什么意思，不舍昼夜的舍是什么意思古义质和力学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附近的(de)另一个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它的(de)附近没有任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人(rén)类(lèi)对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中(zhōng)的工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行(xíng)星系(xì)尺度(dù)中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在数(shù)百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的其(qí)他(tā)的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它(tā)们大部分的普(pǔ)通质量(liàng)都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致(zhì)温度的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分(fēn)的质量将位于(yú)所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们(men)通过(guò)什么(me)来验证它的(de)质量(liàng)区域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回(huí)了(le)宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照(zhào)片中我们(men)可以明(míng)显地看(kàn)到很(hěn)多(duō)星系(xì)似乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲(qū)了，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和(hé)我(wǒ)们地球上的观(guān)测者之间。被(bèi)一个质量(liàng)超级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量的(de)东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是(shì)引力透(tòu)镜(jìng)效应(yīng)。这个巨大的天体可(kě)能是超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质(zhì)量区域(yù)并不是在中间，而(ér)是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方(fāng)法就是当星团发(fā)生(shēng)全(quán)部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观(guān)测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质则直(zhí)接通过了(le)这个区(qū)域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证据。

除(chú)此之外，还(hái)有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上(shàng)留下了(le)各相同性(xìng)的(de)微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的(de)部(bù)分表示温度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们(men)之(zhī)间的(de)温差只有万分之一(yī)。

科学(xué)家们(men)通过(guò)对前景背(bèi)景分离后(hòu)的二(èr)值图像进行连(lián)通域(yù)提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着(zhe)暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰值的(de)幅度会(huì)减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大(dà)约是(shì)普通物(wù)质的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释星系当中恒(héng)星运(yùn)动(dòng)所需(xū)要(yào)的暗(àn)物质(zhì)比例(lì)是一致的(de)。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解(jiě)释(shì)了很多(duō)不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不(bù)参与任何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过(guò)引力(lì)来相互(hù)作用。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学(xué)家们(men)已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人(rén)类为了(le)寻找这些看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们(men)已经进行(xíng)了超过50次的实验，却(què)没有任何实(shí)质性的发(fā)现，除了(le)一个(gè)地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上(shàng)最大(dà)的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的(de)周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学(xué)家声称观测到(dào)了某种信号。经过(guò)了20多年的数据(jù)收集，人们发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年(nián)的(de)6月(yuè)份(fèn)达到(dào)峰值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年(nián)都是(shì)一(yī)样(yàng)。一些科学家认(rèn)为(wèi)这可(kě)能是人(rén)类(lèi)发现暗物质(zhì)的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性的(de)年度信号呢？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速(sù)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，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗(àn)物质(zhì)流，这个过程中会(huì)产生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的(de)时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而(ér)另外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物(wù)质(zhì)流最快的(de)时(shí)段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对(duì)银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论(lùn)的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观(guān)测(cè)到(dào)的周(zhōu)期性信(xìn)号。当(dāng)然也可(kě)能有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也可(kě)能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连意(yì)大利游客(kè)的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南半(bàn)球(qiú)建(jiàn)立(lì)了一个(gè)几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室(shì)，这里的(de)季节(jié)与(yǔ)之前的实验(yàn)室(shì)正(zhèng)好相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流(liú其人舍然大喜的舍是什么意思，不舍昼夜的舍是什么意思古义)的运动特征和第(dì)一(yī)个实验(yàn)室(shì)是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在这里可(kě)以得到相同(tóng)的(de)信号，就可以成为暗物(wù)质所存在(zài)的非(fēi)常(cháng)有力的证(zhèng)据了(le)。但是由于(yú)这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以截至目前(qián)还无(wú)法提供相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜(jìng)，这台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个(gè)关(guān)键(jiàn)的用(yòng)途(tú)就(jiù)是探索暗物(wù)质背后的奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特(tè)芬研究发(fā)现，如(rú)果暗物质(zhì)存(cún)在(zài)，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有另一(yī)种神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物质会不会意味着人(rén)类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某(mǒu)个角落(luò)的行(xíng)星上(shàng)，暗物质正在通过(guò)这样(yàng)的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实际证据。那(nà)么(me)小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉(jué)得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是(shì)我更新的动力！

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