宇宙是“人(rén)为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存在的证据(jù)，科学家们在过去(qù)的(de)几(jǐ)十年当中进行(xíng)了超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却没有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了一(yī)个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的(de)规(guī)律(lǜ)。往后的几百年来，当天文(wén)学家们(men)发现(xiàn)某些天体运行轨道(dào)出现异(yì)常，不(bù)符合(hé)万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有(yǒu)未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道的(de)异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是(shì)应用(yòng)万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但是这些发现都是在(zài)恒(héng)星系统(tǒng)的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团的(de)尺度(dù)，事(shì)情就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量(liàng)后发(fā)星(xīng)系团的质量。这是一个(gè)由数千个(gè)星系(xì)所组成的(de)巨大(dà)星系团，这(zhè)些星系被引力束缚(fù)在一(yī)起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的(de)光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学质(zhì)量的计(jì)算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测(cè)量星系团(tuán)中的各(gè)个星系相对于星系团(tuán)的(de)运动速度。当测量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见(jiàn)光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在(zài)测量速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团(tuán)中很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力是无(wú)法将它(tā)们束缚(fù)在星系团内的，它们(men)早就应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了(le)，除非有一种神秘的力(lì)量在(zài)起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样(yàng)部分不(bù)可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是当时的(de)人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的(de)恒(héng)星在其(qí)轨(guǐ)道(dào)上的(de)运行速度就会越慢。但是(shì)他们(men)观测的(de)结果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中心距(jù)离的(de)增加，恒星的(de)旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛(niú)顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系(xì)当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用一种相(xiāng)对(duì)标(biāo)准的方法来解(jiě)释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过射电望远镜(jìng)测(cè)量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的(de)氢元素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速(sù)度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生(shēng)以上(shàng)这种向心加速度的原(yuán)因很可能就(jiù)是存在(zài)着一种我(wǒ)们看不到的(de)物(wù)质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人(rén)员开始相(xiāng)信暗物(wù)质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星系(xì)质(zhì)量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是(shì)唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不(bù)多，但是星(xīng)系(xì)当中(zhōng)存在的(de)恒(héng)星(xīng)数量却只有(yǒu)银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会(huì)分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的(de)恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的(de)是，它的附(fù)近没有任(rèn)何星系存在(zài)。造成(chéng)这(zhè)些现(xiàn)象(xiàng)的除(chú)了暗物质(zhì)的假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可(kě)能(néng)就是(shì)人类对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度空间(jiān)中的工作方式是(shì)不同的(de)，这(zhè)意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按(àn)照我们所(suǒ)理解的方式运动。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，引(yǐn)力(lì)之间的(de)相互(hù)作用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数(shù)百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间(jiān)会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这(zhè)意(yì)味着我们需(xū)要对现在的物(wù)理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在的其他的(de)理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿(yì)光年的子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它(tā)们大(dà)部分的普通质量都(dōu)在星(xīng)系(xì)的(de)气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气体(tǐ)的相互作用就(jiù)会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于(yú)所有这些气体所在的中间区域(yù)。那么我们通过什么来(lái)验(yàn)证它的质量区域(yù)到底是不(bù)是(shì)集中(zhōng)在(zài)中间呢？前(qián)不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一中考的报名号指什么意思，中考的报名号是什么意思张全(quán)彩的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我们可(kě)以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸(shēn)产生了(le)巨大的形(xíng)变。其(qí)实这些星系本身并不(bù)是真的(de)被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的天体和我们地(dì)球(qiú)上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨(jù)大(dà)的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥远星系的(de)光都发(fā)生了扭曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可(kě)能是超(chāo)大(dà)质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释(shì)方法(fǎ)就是当星(xīng)团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则(zé)直接通过了(le)这个区域(yù)，并在两边形(xíng)成(chéng)了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的(de)理论证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了(le)。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背景上留下了(le)各相同性(xìng)的(de)微波辐射(shè)。其(qí)中红色(sè)的部分(fēn)表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域，蓝(lán)色则表示相对(duì)较冷的(de)区域，但实际上它们(men)之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们(men)通过(guò)对前景(jǐng)背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该是这样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才(cái)变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们(men)需要的(de)暗物(wù)质大(dà)约是普通(tōng)物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质比例是一致(zhì)的。这(zhè)就(jiù)意味着(zhe)。

用了一(yī)个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不(bù)同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在(zài)着(zhe)某种类(lèi)型的粒(lì)子(zi)，它们不参与任何其(qí)他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存(cún)在的实(shí)际证据。这种粒子到底是(shì)什么(me)？科学家(jiā)们已经提出(chū)了(le)数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的(de)实验方式也不相(xiāng)同。在过去的(de)几十年当中，人(rén)类为了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一(yī)个地方，意(yì)大利(lì)的(de)格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的(de)地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子(zi)的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年(nián)都是一(yī)样。一些科学家(jiā)认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质会产生周(zhōu)期(qī)性的年度(dù)信号(hào)呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的(de)时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河(hé)系的(de)方向是一(yī)致(zhì)的，而另外半年(nián)则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系的平(píng)面(miàn)呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不(bù)影响这个理论(lùn)的(de)有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解(jiě)释(shì)，研究人员们所(suǒ)观(guān)测到(dào)的周期性信(xìn)号。当然也可(kě)能有其他的情(qíng)况，造(zào)成这(zhè)种年度周期(qī)信号(hào)的差异(yì)也可(kě)能是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游(yóu)客的数量也符合这(zhè)个(gè)周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又在南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这(zhè)里的季(jì)节(jié)与(yǔ)之前的实(shí)验室正好(hǎo)相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的(de)运动特征和第一(yī)个实(shí)验室(shì)是(shì)一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里可以得到相同(tóng)的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物(wù)质(zhì)所(suǒ)存在的非常有力(lì)的(de)证据了。但是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还无(wú)法提供(gōng)相(xiāng)应的数(shù)据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它(tā)的宽(kuān)视场仪器(qì)提供的视野是(shì)哈勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南希格雷(léi)斯罗曼(màn)太空望远镜其(qí)中一个关键的用途就是(shì)探索暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结(jié)果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体物理中心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现(xiàn)，如(rú)果暗物质存(cún)在，它们极有可(kě)能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应(yīng)，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当(dāng)中生(shēng)命的(de)诞生(shēng)，或者说是生命进化的一(yī)个重要因素(sù)。

如果这一理论得(dé)到(dào)进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质(zhì)会不会意味着人(rén)类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得(dé)暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持是我更新的(de)动力！

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