宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科(kē)学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去(qù)的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期(qī)实(shí)验(yàn)，但是却没有发现任何的有效证据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲(zhé)学(xué)数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的(de)规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他们就会知(zhī)道(dào)，周围一(yī)定有(yǒu)未(wèi)知的(de)天体通过引(yǐn)力(lì)在(zài)摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发(fā)现了海王(wáng)星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是(shì)应用(yòng)万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律所取得(dé)重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当(dāng)中(zhōng)，可(kě)当我们上(shàng)升到星系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在(zài)研究和测量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这(zhè)是一个由(yóu)数(shù)千个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一(yī)般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一种是获得其"光(guāng)度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的数(shù)据是测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二(èr)种(zhǒng)是动力学(xué)质量的(de)计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红(hóng)移测量星系(xì)团中的(de)各个星系相对(duì)于星(xīng)系团的运动速度(dù)。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的(de)400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速(sù)度(dù)的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星(xīng)系(xì)团中很多星(xīng)系的速(sù)度(dù)比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的(de)质(zhì)量所(suǒ)产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系团内(nèi)的，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星系(xì)团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样(yàng)部(bù)分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的(de)一种(zhǒng)说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才(cái)再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测(cè)仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在(zài)其(qí)轨道上的(de)运行速度就会(huì)越(yuè)慢(màn)。但是他(tā)们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到不可(kě)思(sī)议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一(yī)种相对标准的(de)方法来解释(shì)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(jù)离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的(de)太阳系(xì)也不例(lì)外(wài)，太(tài)阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定律进(jìn)行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该(gāi)是(shì)160千(qiān)米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因(yīn)很可能就是存(cún)在着(zhe)一种我们看(kàn)不到的(de)物(wù)质，是这些暗(àn)物质(zhì)的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越多(duō)的研(yán)究(jiū)人员开始相信(xìn)暗物质(zhì)的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并(bìng)不是唯一(yī)可以解释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学家们(men)发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学(xué)家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球大约(yuē山登绝顶我为峰全诗李白，最霸气的十首诗)2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但(dàn)是(shì)星系(xì)当中存在的恒(héng)星数量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论上(shàng)，该星(xīng)系必须存在暗(àn)物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小(xiǎo)时(shí)的详(xiáng)细(xì)测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星(xīng)运动是(shì)可以用正常的物质和力(lì)学定律来解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星(xīng)系存(cún)在。造成这些(xiē)现象的除了(le)暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就是人类对引(yǐn)力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方(fāng)式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的(de)尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科学家还(hái)引入(rù)了外部场效(xiào)应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万光年(nián)的(de)规(guī)模上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对(duì)现(xiàn)在的物(wù)理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组成(chéng)，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们(men)大部分的(de)普通(tōng)质量(liàng)都在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子(zi)弹星系团大(dà)部分的质量(liàng)将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它(tā)的质(zhì)量区域(yù)到底(dǐ)是不是(shì)集中在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到(dào)很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的(de)观测者之(zhī)间(jiān)。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大质量的东西(xī)的(de)引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发(fā)生了(le)扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力(lì)透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观(guān)测(cè)的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最(zuì)好的(de)解释方法(fǎ)就是当星团发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜研究也(yě)被认为是暗物质存(cún)在(zài)的(de)迄(qì)今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来自(zì)宇宙当(dāng)中最(zuì)古老(lǎo)的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越山登绝顶我为峰全诗李白，最霸气的十首诗在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性的(de)微(wēi)波辐射。其中红(hóng)色(sè)的部分表示温度(dù)较高的(de)区域，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的区域(yù)，但实际上它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离(lí)后的(de)二值图像(xiàng)进行(xíng)连(lián)通域提(tí)取和(hé)标(biāo)记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗(àn)物(wù)质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与解释星系(xì)当(dāng)中恒星运动所需要的暗(àn)物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如(rú)果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒子(zi)的(de)存在，就相当于找到了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子(zi)到(dào)底是什么(me)？科学家们已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒子所需要的(de)实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过(guò)去的(de)几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸(mō)不到(dào)，几乎(hū)不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“暗(àn)物质”，科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)进(jìn)行了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的(de)发(fā)现(xiàn)，除(chú)了一个地(dì)方，意大利的格(gé)兰萨山登绝顶我为峰全诗李白，最霸气的十首诗(sà)索(suǒ)山，隶(lì)属(shǔ)于(yú)阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室(shì)，这个实验(yàn)室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼高的探测(cè)器(qì)，一直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观测(cè)到了某种信号。经过了(le)20多年的(de)数据收(shōu)集(jí)，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的(de)6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到(dào)最低(dī)，而且在(zài)20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能是(shì)人类发现(xiàn)暗物质的第一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什么暗物(wù)质会(huì)产生周(zhōu)期性的(de)年(nián)度(dù)信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕(rào)着银河(hé)系进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我们也(yě)在以这样的速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是(shì)一致的，而另外半年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正好(hǎo)达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的(de)时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但(dàn)是这并不(bù)影响(xiǎng)这(zhè)个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来(lái)解释，研(yán)究人员们(men)所观测到(dào)的周期性信号(hào)。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期(qī)信号的差(chà)异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连(lián)意大(dà)利游客的数(shù)量也符合这(zhè)个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又(yòu)在南半球建(jiàn)立了(le)一个(gè)几乎(hū)相同的(de)实(shí)验(yàn)室，这里的季节与之前的(de)实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的(de)运动特(tè)征和第一个实(shí)验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是(shì)由于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前(qián)还无法(fǎ)提供(gōng)相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃(bó)望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器提供的(de)视野是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键的用途就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后的奥(ào)秘(mì)，对于探测(cè)的(de)结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待(dài)了。费米(mǐ)实(shí)验(yàn)室粒(lì)子天体物理(lǐ)中心(xīn)的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一(yī)种神秘(mì)的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化(huà)的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前提是要先找到(dào)暗物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质到底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动力！

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