宇宙是(shì)“人(rén)为制(zhì)造”的(de)？为何(hé)会存在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲(zhé)学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运(yùn)动的规律。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万(wàn)有引力定(dìng)律的时(shí)候，他(tā)们(men)就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并(bìng)且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应(yīng)用万有引力定律所取得重大(dà)天文成就的(de)例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究(jiū)和测量后(hòu)发(fā)星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量(liàng)。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星(xīng)系(xì)被引(yǐn)力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确定(dìng)其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量(liàng)各个星系的光度(dù)。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计(jì)算，是利用光谱红移测(cè)量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系(xì)相对于(yú)星系团的运动速度。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可见光的(de)形(xíng)式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的(de)是，在(zài)测(cè)量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的(de)速度(dù)比(bǐ)理论上要快得(dé)多(duō)，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它(tā)们束(shù)缚在星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星(xīng)系团之外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的(de)力量在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸(xī)光、反射(shè)光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当(dāng)时(shí)的人们(men)对(duì)这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福(fú)特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的质量来(lái)吸(xī)引它们(men)，这些外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学家们会使用一(yī)种相对标准的(de)方法来解释暗物质的(de)存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为(wèi)是(shì)由(yóu)暗物质(zhì)的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们(men)通过射电望远镜(jìng)测量了(le)距(jù)离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于(yú)银(yín)河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加速度的原因(yīn)很可能就(jiù)是(shì)存在着(zhe)一(yī)种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开(kāi)始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物(wù)质的(de)存在。科学(xué)家(jiā)根据(jù)星系(xì)外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学(xué)家还发(fā)现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的(de)恒星(xīng)数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该(gāi)星(xīng)系必须存(cún)在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们(men)使用最先进的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了(le)40个小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出，也(yě)许(xǔ)该星系(xì)的暗(àn)物质，已经被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近没有任何星系(xì)存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中的(de)工作方式(shì)是不同的，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺度中(zhōng)的(de)天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的(de)方式运动。但(dàn)是(shì)上升到(dào)星系和(hé)星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方(fāng)式。对于在(zài)星系团之(zhī)间的(de)相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念，指的(de)是在数百万光(guāng)年的(de)规模上，巨(jù)大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的(de)效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要(yào)对(duì)现在的物(wù)理定律进行修(xiū)正，这些(xiē)发(fā)现也让很多(duō)人(rén)认(rèn)为暗物(wù)质(zhì)假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在的(de)其(qí)他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为(wèi)37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似(shì)这样的(de)星团，它们大(dà)部(bù)分的普通质(zhì)量(liàng)都(dōu)在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气体的(de)相互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于(yú)所有(yǒu)这些气(qì)体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验(yàn)证它(tā)的质量区(qū)域到(dào)底(dǐ)是不(bù)是(shì)集中在(zài)中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回了(le)宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以明显地看到(dào)很(hěn)多星系(xì)似(shì)乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的(de)天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个质(zhì)量(liàng)超级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好(hǎo)的解释(shì)方法就是当星团发生全(quán)部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接通过(guò)了这(zhè)个(gè)区(qū)域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力东南亚有几个国家 东南亚是泰国吗(lì)透镜(jìng)研究也被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的(de)理论证据。

除此之外(wài)，还有来(lái)自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留(liú)下了(le)各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的(de)区(qū)域，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们(men)通过(guò)对前景背景分离(lí)后(hòu)的(de)二值图像进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗(àn)物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的(de)幅度会(huì)减小，才变得(dé)看起来(lái)“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物(wù)质大(dà)约是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架(jià)，就很好地解释了(le)很多不同的(de)观测结果。而(ér)暗(àn)物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电(diàn)磁作用(yòng)，只通(tōng)过(guò)引力来相互作用(yòng)。所以(yǐ)如(rú)果(guǒ)能够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在(zài)，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目(mù)标(biāo)粒(lì)子所需要(yào)的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不(bù)会(huì)与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进(jìn)行了(le)超(chāo)过50次的实(shí)验，却没有任何实质(zhì)性(xìng)的(de)发现，除(chú)了一个(gè)地方，意(yì)大利(lì)的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上(shàng)最大的(de)地学实验(yàn)室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高的探测(cè)器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的周(zhōu)期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过(guò)了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年(nián)的6月(yuè)份达到(dào)峰值(zhí)，然(rán)后在(zài)11月(yuè)降到(dào)最低(dī)，而且(qiě)在(zài)20年当中每(měi)年(nián)都是(shì)一样(yàng)。一些科学家认为这可能(néng)是(shì)人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗物质(zhì)会(huì)产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行移(yí)动(dòng)，那么如(rú)果暗物质(zhì)存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这(zhè)个过(guò)程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的(de)方向与太阳环绕银河(hé)系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相(xiāng)对银(yín)河(hé)系的平面呈现了60度的(de)倾斜(xié)，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人员们所观测到(dào)的周期性(xìng)信号。当然也可(kě)能(néng)有其(qí)他(tā)的(de)情况(kuàng)，造成这东南亚有几个国家 东南亚是泰国吗(zhè)种年度(dù)周(zhōu)期信(xìn)号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上(shàng)的积(jī)雪，甚至连(lián)意大利游(yóu)客的数量也(yě)符(fú)合这(zhè)个周期的(de)规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们(men)又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室(shì)，这里的季(jì)节与之前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征和第一个实验室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在(zài)的非常有力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供相(xiāng)应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野(yě)是哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研(yán)究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有可(kě)能(néng)拥有另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质会不会(huì)意味着人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得(dé)暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持(chí)是我更(gèng)新(xīn)的动力！

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