宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的(de)？为何(hé)会(huì)存在科学无(wú)法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学(xué)家(jiā)们(men)在(zài)过去(qù)的几十(shí)年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何(hé)的有效证据。除了一个(gè)地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学家们发(fā)现某些(xiē)天体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引力定律的(de)时(shí)候，他们就会知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的(de)天体通过引力(lì)在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是(shì)在恒星系统的(de)尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们(men)上升到星系(xì)或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威基(jī)正在研究和测量后发星系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一般会使(shǐ)用(yòng)到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结(jié)果一致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测(cè)量各个星(xīng)系的(de)光度。

第二种是(shì)动力学质量的(de)计算，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个(gè)星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速(sù)度的过(guò)程中，兹威基发现星系(xì)团中很(hěn)多星系的速度(dù)比理论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系(xì)的质量所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系团(tuán)内的(de)，它们早就应该被(bèi)抛出星系(xì)团之外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的(de)人(rén)们对(duì)这(zhè)样的(de)一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越(yuè)远的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他们观(guān)测(cè)的结(jié)果却(què)让人感到不(bù)可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引力定律，在星(xīng)系(xì)当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引它(tā)们(men)，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标(biāo)准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如(rú)果出(chū)现异常的结(jié)果(guǒ)，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测(cè)量(liàng)了距离星系中心更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转速(sù)度并不符(fú)合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的原(yuán)因很可能就是存(cún)在着一种我们看不到的(de)物质，是这些(xiē)暗物(wù)质的(de)引力效(xiào)应将星系聚集在(zài)了(le)一(yī)起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越来(lái)越多的研究人员开始相信(xìn)暗物质(zhì)的存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系(xì)当中暗物(wù)质(zhì)的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中(zhōng)，科(kē)学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星(xīng)之间，也会出(chū)现速度上的(de)微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现(xiàn)了(le)一(yī)个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的恒(héng)星数量却只有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量(liàng)之(zhī)后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律来解释的。那么(me)又有人提(tí)出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个(gè)大(dà)星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附(fù)近没有任何星系存(cún)在(zài)。造(zào)成这些(xiē)现象(xiàng)的除(chú)了暗物质(zhì)的(de)假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能(néng)就(jiù)是人(rén)类对引力的理(lǐ)解还不(bù)够(gòu)全(quán)面，引力很可(kě)能(néng)在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着它(tā)们的(de)轨道，按照我们所理解的方式(shì)运动。但是(shì)上(shàng)升到星系和(hé)星(xīng)团的尺度，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)则是(shì)不同的方式。对(duì)于(yú)在星(xīng)系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部(bù)场(chǎng)效应的概念，指的(de)是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的(de)物(wù)理定(dìng)律进行修(xiū)正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关(guān)于(yú)暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是(shì)蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成，类(lèi)似(shì)这样的星团，它们大部分的(de)普通(tōng)质量都在(zài)星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气(qì)体(tǐ)的相(xiāng)互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅(fú)降低。所以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的质(zhì)量(liàng)将(jiāng)位于所有这些(xiē)气体所在(zài)的中间(jiān)区域。那么我(wǒ)们(men)通过什(shén)么来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的(de)高(gāo)清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们(men)可以(yǐ)明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大的(de)形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我们地(dì)球上的(de)观测(cè)者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体可能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的时候，发(fā)现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是(shì)当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被(bèi)卡在了(le)中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区域，并(bìng)在(zài)两边形成(chéng)了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终于可以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的(de)部分(fēn)表示温(wēn)度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离后的二(èr)值(zhí)图像进(jìn)行连(lián)通域提(tí)取和(hé)标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的(de)幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的(de)暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动(dòng)所需(xū)要的暗物质(zhì)比例是一致的(de)。这就意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就很好(hǎo)地解(jiě)释(shì)了很多不同(tóng)的观(guān)测结(jié)果。而(ér)暗(àn)物质的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其他的(de)电磁作(zuò)用，只通过引(yǐn)力来(lái)相互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质瘦的女孩子是不是容易满足，为什么瘦人的紧呢(zhì)存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去的(de)几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质(zhì)相(xiāng)互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们(men)已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除了(le)一个(gè)地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实验(yàn)室，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三(sān)层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观(guān)测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探测(cè)率会(huì)在每年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年当中每年(nián)都是一样。一些(xiē)科学家认为(wèi)这可能是人类发现暗物(wù)质的(de)第一个(gè)直接(jiē)证(zhèng)据。

但(dàn)是为什(shén)么(me)暗物质会产生(shēng)周期性的(de)年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银河系(xì)进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们也在以(yǐ)这样的(de)速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会(huì)产生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河(hé)系的方向(xiàng)是一(yī)致的，而另外半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在6月份的(de)时候(hòu)，地球与太(tài)阳的方向正(zhèng)好达到完全一致(zhì)，这是理论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质(zhì)流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到了最慢值。尽管(guǎn)在(zà瘦的女孩子是不是容易满足，为什么瘦人的紧呢i)实(shí)际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银(yín)河(hé)系的平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可(kě)以(yǐ)用(yòng)来解释(shì)，研究(jiū)人员(yuán)们(men)所(suǒ)观测(cè)到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的(de)情况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期信号的差异(yì)也可能(néng)是温度、湿(shī)度、土壤中的(de)水分、瘦的女孩子是不是容易满足，为什么瘦人的紧呢高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游(yóu)客的(de)数(shù)量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的(de)实(shí)验室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运动(dòng)特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如(rú)果在这里可以得(dé)到相(xiāng)同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但是(shì)由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的(de)数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视(shì)场(chǎng)仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃(bó)红外(wài)仪(yí)器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是(shì)探(tàn)索暗物(wù)质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的(de)结果，我们只能(néng)拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘(mì)的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进(jìn)化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的(de)证实，那么(me)遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质正在(zài)通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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