宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为(wèi)何会(huì)存在科学(xué)无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去(qù)的几十年当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任(rèn)何的有效证(zhèng)据。除了(le)一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运(yùn)动的(de)规律。往后的(de)几百年(nián)来，当天(tiān)文学家(jiā)们(men)发现(xiàn)某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出(chū)现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律(lǜ)的时(shí)候，他(tā)们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了(le)海(hǎi)王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)所取得重大天(tiān)文成就(jiù)的例子触动的意思解释，颇受触动的意思。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们(men)上升(shēng)到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基(jī)正在研究(jiū)和测量后发星系(xì)团的(de)质量。这是一(yī)个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定(dìng)其质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测(cè)量各个(gè)星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之(zhī)后，兹(zī)威(wēi)基彻(chè)底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存在，我们(men)无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定(dìng)律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚在(zài)星系团内的，它们(men)早就应(yīng)该被抛出星(xīng)系(xì)团之外了，除非(fēi)有一(yī)种神秘的力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了(le)这样部(bù)分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的(de)质(zhì)量。只是当(dāng)时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才再(zài)一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙(xiān)女(nǚ)座星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨道上的运行(xíng)速度(dù)就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观测的(de)结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离(lí)的(de)增加，恒(héng)星的(de)旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变(biàn)。可(kě)是根据牛顿的万有(yǒu)引力(lì)定律，在(zài)星(xīng)系(xì)当中如(rú)果没有足(zú)够大的(de)质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学(xué)家们(men)会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的(de)存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量星系当中气(qì)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(de)旋(xuán)转速度。如(rú)果出现异常的结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质(zhì)的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是(shì)科(kē)学(xué)家们(men)通(tōng)过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星系(xì)中心(xīn)更远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们(men)的旋(xuán)转速(sù)度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系(xì)位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律进行计算(suàn)，太阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个实(shí)际速度远远(yuǎn)大(dà)于理(lǐ)论速(sù)度，那(nà)么产生以上(shàng)这(zhè)种向心加(jiā)速(sù)度的原因很可(kě)能就是(shì)存在着(zhe)一种我(wǒ)们看不到的(de)物质，是(shì)这(zhè)些(xiē)暗物质(zhì)的引力效应(yīng)将星系聚集在(zài)了(le)一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物(wù)质(zhì)并不(bù)是唯一(yī)可(kě)以(yǐ)解释这(zhè)个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力(lì)效应的遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大(dà)小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存(cún)在的恒(héng)星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们使用最先进的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了(le)40个(gè)小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的(de)恒星运动是可(kě)以用正常(cháng)的物(wù)质和力学(xué)定律来解释的。那(nà)么又有(yǒu)人(rén)提出，也(yě)许(xǔ)该星系(xì)的(de)暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在(zài)不同(tóng)尺度空间中的工作方式是(shì)不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是(shì)上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则(zé)是不(bù)同的方式(shì)。对于在星系团(tuán)之间的相互作用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两个(gè)碰(pèng)撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们大部分(fēn)的(de)普通质量都在(zài)星系(xì)的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些(xiē)气体所在的中间(jiān)区(qū)域。那么我们通过什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区(qū)域到(dào)底是(shì)不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空(kōng)望远镜(jìng)传(chuán)回了(le)宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形变。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不(bù)是(shì)真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而(ér)是这样极(jí)遥远的天体和我们(men)地球上(shàng)的观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能(néng)是(shì)超大质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人们(men)对(duì)子(zi)弹星系(xì)团(tuán)观(guān)测的时候，发(fā)现(xiàn)它的(de)大(dà)质量区域(yù)并不是在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在(zài)了(le)中间(jiān)，暗物质则直接通过(guò)了这个区(qū)域(yù)，并在两边形成了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引力(lì)透镜研究也(yě)被认为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄今(jīn)为止最好的(de)理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际上(shàng)它们(men)之间的温(wēn)差只有(yǒu)万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们(men)通过(guò)对前景背景(jǐng)分(fēn)离后(hòu)的二值图像进行(xíng)连通域提取和(hé)标记之后发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗(àn)物质，图(tú)形看起来(lái)不(bù)应(yīng)该是这样(yàng)的，而随着暗物(wù)质的增(zēng)加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射(shè)的测量值，我们需(xū)要(yào)的暗物质(zhì)大约(yuē)是(shì)普通(tōng)物质(zhì)的(de)5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种类型的(de)粒(lì)子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来(lái)相互(hù)作用(yòng)。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不(bù)同的目标粒子(zi)所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在(zài)过去(qù)的(de)几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物质相互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过50次的实验(yàn)，却(què)没(méi)有任何(hé)实(shí)质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利的(de)格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地学(xué)实验室，这个(gè)实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的(de)探(tàn)测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的(de)科(kē)学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每(měi)年都是(shì)一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河(hé)系进行移(yí)动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当(dāng)中，这(zhè)意味着我(wǒ)们(men)也在以这(zhè)样的(de)速度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过(guò)程中会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度(dù)围(wéi)绕太(tài)阳进行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是(shì)一致的(de)，而另外半年(nián)则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致(zhì)，这是理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对银河系的(de)平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并(bìng)不影响(xiǎng)这个(gè)理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来解(jiě)释，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也(yě)可能有其他的(de)情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这(zhè)个(gè)周(zhōu)期的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南半球(qiú)建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在(zài)的非(fēi)常(cháng)有力的(de)证据(jù)了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法(fǎ)提供(gōng)相(xiāng)应(yīng)的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台(tái)新的望远镜，这台太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼(màn)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(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体物理中(z触动的意思解释，颇受触动的意思hōng)心的科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在(zài)，它们(men)极(jí)有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)生命的(de)诞(dàn)生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因素(sù)。

如果这(zhè)一(yī)理论(lùn)得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物(wù)质会不会意(yì)味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这(zhè)些推论的(de)大前提是(shì)要先找到暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底(dǐ)存(cún)不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的(de)动力！

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