宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的(de)？为何会存(cún)在科学无法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在(zài)的证据，科学家们(men)在(zài)过(guò)去的几十年当中进行了超过(guò)50次的长期(qī)实(shí)验，但(dàn)是却没有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了(le)一(yī)个地方，在1687年出(chū)版的(de)自然哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示(shì)了(le)宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某些天体运行轨道(dào)出(chū)现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王(wáng)星运行轨道(dào)的异(yì)常，推算并且发现了海王星(xīng)的存(cún)在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统23岁属什么生肖的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威基(jī)正在研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系(xì)所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般(bān)会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定(dìng)其质量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的(de)质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量(liàng)各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量的(de)计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团中的各个星系(xì)相对于星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质(zhì)量(liàng)并不以可见光(guāng)的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星系(xì)团中(zhōng)很多星(xīng)系的速度(dù)比理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是(shì)无法将(jiāng)它(tā)们束缚在(zài)星系(xì)团内的，它们早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量(liàng)在(zài)起作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗(àn)质，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光(guāng)，但(dàn)是(shì)它(tā)们却(què)占据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当时的(de)人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再一次出(chū)现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来(lái)说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的(de)恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速(sù)度几乎保持(chí)不变(biàn)。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如(rú)果没(méi)有足够大的质量(liàng)来吸引它们(men)，这些外(wài)围的恒(héng)星早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质(zhì)的(de)存在，这(zhè)种方法(fǎ)就(jiù)是(shì)测量星(xīng)系当中气(qì)体在X轴上距离星系中(zhōng)心的(de)距(jù)离，以及(jí)在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异(yì)常的(de)结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是(shì)科学(xué)家(jiā)们通(tōng)过射(shè)电望远镜(jìng)测量了(le)距离星系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素，发(fā)现它们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的(de)运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实(shí)际速度远远大(dà)于理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速(sù)度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们(men)看不到的(de)物(wù)质，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效应(yīng)将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员开(kāi)始相信暗(àn)物质(zhì)的存在。科(kē)学家(jiā)根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质(zhì)的质量占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个现象的原因(yīn)。在(zài)一项新的(de)研究当中，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引力效(xiào)应的遥(yáo)远(yuǎn)恒(héng)星之(zhī)间(jiān)，也会出(chū)现(xiàn)速(sù)度上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大(dà)小和(hé)银河系不(bù)多，但是星系当中存在(zài)的恒星(xīng)数量却只有(yǒu)银(yín)河系的千分之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系(xì)必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析(xī)。但(dàn)是(shì)科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测(cè)量之后，发现星系(xì)中的恒(héng)星(xīng)运动是(shì)可以用正常的物(wù)质(zhì)和(hé)力学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附近的另一个(gè)大星系(xì)剥离(lí)了(le)。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存(cún)在。造(zào)成(chéng)这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另一种可(kě)能就(jiù)是人类对引力的(de)理解还不够(gòu)全面，引力很可能(néng)在不同尺度(dù)空(kōng)间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它(tā)们的(de)轨道，按(àn)照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但(dàn)是上(shàng)升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学(xué)家(jiā)还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着我们需要对(duì)现在的(de)物理定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗物(wù)质假说理(lǐ)论就(jiù)此(cǐ)终(zhōng)结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于(yú)暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德(dé)理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团(tuán)所(suǒ)组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它们大(dà)部分的(de)普通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气(qì)体(tǐ)的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大(dà)幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹(dàn)星(xīng)系团大(dà)部分的质量(liàng)将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们(men)通过(guò)什(shén)么来验证它(tā)的质量区域(yù)到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片中我们(men)可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本(běn)身并不是真的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而(ér)是这样极遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和我们地球上的(de)观测者之间。被一个(gè)质量超级巨(jù)大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测(cè)的时候，发(fā)现它的(de)大质量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解(jiě)释(shì)方(fāng)法就是(shì)当星(xīng)团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被卡在(z23岁属什么生肖ài)了中间，暗物(wù)质则直接通(tōng)过了这个(gè)区域，并(bìng)在(zài)两边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多(duō)亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留下(xià)了各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红(hóng)色的部分表示温度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它(tā)们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后(hòu)的二值图(tú)像(xiàng)进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记(jì)之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没有暗(àn)物质(zhì)，图形看起来(lái)不应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度(dù)会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射(shè)的测量值，我们(men)需要的暗物质(zhì)大约是普通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与解(jiě)释星(xīng)系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质(zhì)比例(lì)是一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简单的(de)理论框架，就很好地解释了很多(duō)不(bù)同(tóng)的观测结(jié)果(guǒ)。而(ér)暗物质的(de)本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某种类型(xíng)的粒子(zi)，它们(men)不参与任何其他的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来相互作用。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的(de)存在，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物(wù)质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了(le)数十种的假想目标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何(hé)实质性的发现(xiàn)，除(chú)了一(yī)个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一(yī)直致(zhì)力于寻找暗物(wù)质(zhì)粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学(xué)家声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经(jīng)过了(le)20多年(nián)的数据收集，人们(men)发(fā)现了(le)一个有趣(qù)的(de)事情。探测率(lǜ)会在每年的(de)6月(yuè)份达(dá)到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些(xiē)科(kē)学家认(rèn)为这可能(néng)是(shì)人类(lèi)发现暗物质的(de)第一个(gè)直接证据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系(xì)进行(xíng)移动，那么如果暗物(wù)质存在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以这(zhè)样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个(gè)过程中(zhōng)会产生相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太(tài)阳的(de)方向(xiàng)与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是一(yī)致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的(de)方(fāng)向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河(hé)系的(de)平(píng)面呈现了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的(de)有效性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用来解释(shì)，研究人员们所观测(cè)到的(de)周(zhōu)期性信号(hào)。当然也可能(néng)有其他的情(qíng)况(kuàng)，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号的差异(yì)也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至(zhì)连(lián)意大利游客的(de)数量也符合这个(gè)周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又(yòu)在(zài)南(nán)半球(qiú)建立了一个几乎相同的(de)实(shí)验室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的运动特征和第一个实(shí)验(yàn)室是一(yī)样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所存(cún)在(zài)的非(fēi)常(cháng)有力的(de)证据了。但是(shì)由(yóu)于这(zhè)个实验(yàn)室(shì)刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还(hái)无法提(tí)供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是(shì)探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的奥秘(mì)，对于(yú)探测(cè)的结(jié)果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目(mù)以(yǐ)待(dài)了。费米实验(yàn)室粒(lì)子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可(kě)能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命(mìng)进(jìn)化的一个(gè)重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论得到进(jìn)一步的(de)证实(shí)，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不(bù)会意(yì)味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落(luò)的(de)行星上，暗(àn)物质正在(zài)通过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗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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