宇(yǔ)宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何(hé)会(huì)存在科(kē)学无法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什么(me)？人类(lèi)为了(le)寻找暗物质(zhì)存在(zài)的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了(le)一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规律。往后的(de)几百年(nián)来(lái)，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的天体(tǐ)通过引力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海(hǎi)王(wáng)星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天(tiān)文成就的例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星系(xì)统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团的(de)质量。这是一个(gè)由(yóu)数(shù)千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确(què)定其质(zhì)量(liàng)的范(fàn)围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据是测(cè)量各个(gè)星系的光度(dù)。

第二(èr)种(zhǒng)是动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红(hóng)移(yí)测(cè)量星系团中的(de)各个星系相对于星系(xì)团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的(de)是(shì)，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系(xì)的(de)速度(dù)比理论(lùn)上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当时的(de)人们(men)对这样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个词才(cái)再(zài)一(yī)次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的(de)恒(héng)星(xīng)在其(qí)轨道上的运行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度(dù)几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大(dà)的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用一种相对(duì)标(biāo)准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴(zhóu)上不删前女友的男人能要吗，男人为啥不删前女友(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它(tā)们(men)的(de)旋转速度(dù)并不符(fú)合牛顿的力(lì)学定律。我们(men)的(de)太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系(xì)的(de)第三(sān)悬(xuán)臂之(zhī)上，距(jù)离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在以(yǐ)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(yú)理论速度(dù)，那么产生以上这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原因很可能就是存(cún)在(zài)着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的研(yán)究人(rén)员开始相信暗物质的存在(zài)。科学家(jiā)根(gēn)据星系外恒星(xīng)轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量(liàng)占(zhàn)整个(gè)星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系(xì)不多(duō)，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会(huì)分(fēn)崩离析。但是科学(xué)家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小时(shí)的(de)详细测量(liàng)之后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星运动(dòng)是(shì)可以用(yòng)正常的物(wù)质(zhì)和(hé)力学定律来解(jiě)释的(de)。那么又有人(rén)提出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的(de)附近(jìn)没(méi)有任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是(shì)人类对引力(lì)的(de)理解还不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这(zhè)意味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的(de)轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运(yùn)动。但是上升到星系(xì)和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对(duì)于(yú)在星系团(tuán)之间的相互(hù)作用，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是(shì)在数(shù)百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对(duì)现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用(yòng)就会导致温度的(de)急剧升高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在(zài)的(de)中间区(qū)域。那么我们(men)通(tōng)过什么来(lái)验(yàn)证它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明(míng)显地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些星系本身并(bìng)不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们地球上的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥远星系(xì)的光(guāng)都发(fā)生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗(àn)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(zài)中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的解释(shì)方法就是(shì)当(dāng)星团发生全部的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了(le)引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各(gè)相同性的微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高(gāo)的(de)区域，蓝色则表示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景背景分(fēn)离后(hòu)的二(èr)值图像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅(fú)度(dù)会减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大(dà)约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系(xì)当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需(xū)要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很(hěn)多不同的(de)观测结果。而暗物质的(de)本质(zhì)就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存(cún)在的实际证据(jù)。这种粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提(tí)出了数十(shí)种的(de)假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也(yě)不相同。在(zài)过(guò)去的几十年(nián)当中，人类为了(le)寻找这些看(kàn)不见、不删前女友的男人能要吗，男人为啥不删前女友摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的实验，却没(méi)有任何实(shí)质性的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处(chù)的(de)地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验室，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学(xué)家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发现了一(yī)个(gè)有趣的事(shì)情。探(tàn)测率(lǜ)会在(zài)每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人(rén)类(lèi)发现暗物(wù)质(zhì)的第一(yī)个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质会(huì)产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在(zài)以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移(yí)动，那么如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们(men)也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正好达(dá)到(dào)完(wán)全(quán)一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达(dá)到了(le)最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系相对银(yín)河系(xì)的平面呈(chéng)现了(le)60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学(xué)家认为(wèi)这可以用(yòng)来解(jiě)释，研究(jiū)人员们所观(guān)测到的周(zhōu)期(qī)性信号。当然也可能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异(yì)也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客(kè)的数(shù)量(liàng)也不删前女友的男人能要吗，男人为啥不删前女友符合这个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了(le)一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实(shí)验(yàn)室，这里的季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征和第一个实(shí)验(yàn)室是一(yī)样的(de)。

因此(cǐ)，如(rú)果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相同的(de)信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了(le)。但是(shì)由(yóu)于这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还无(wú)法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远(yuǎn)镜，这台(tái)太(tài)空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的(de)视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是(shì)探索暗物质背(bèi)后的(de)奥(ào)秘，对于探测的(de)结果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中生(shēng)命的诞生，或者说是(shì)生命(mìng)进化的一个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进(jìn)一(yī)步的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的(de)暗物质(zhì)会不会意味着(zhe)人类并(bìng)不(bù)孤(gū)单呢？或(huò)许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大前提(tí)是(shì)要先找到(dào)暗物质存在(zài)的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存(cún)不存(cún)在(zài)呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持是我更(gèng)新的动力(lì)！

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