宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在科学(xué)无法(fǎ)解释(shì)的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去(qù)的几(jǐ)十年当(dāng)中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却没(méi)有发(fā)现任何的有效证据。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿发(fā)表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异(yì)常，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律所(suǒ)取(qǔ)得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例(lì)子(zi)。但(dàn)是(shì)这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星系(xì)或(huò)者是(shì)星团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研(yán)究(jiū)和测量后(hòu)发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一(yī)般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质(zhì)量(liàng)"，需要的(de)数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学(xué)质量的(de)计算，是利(lì)用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系(xì)团中的各个星系(xì)相(xiāng)对于(yú)星系(xì)团(tuán)的运动速度。当测量结(jié)果出来(lái)之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异(yì)的是(shì)，在测量(liàng)速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系(xì)团中很多星系的速度比理论上(shàng)要快(kuài)得多(duō)，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法将它们束缚在星系(xì)团内(nèi)的(de)，它们早就应该被(bèi)抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神(shén)秘的力量(liàng)在(zài)起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当时的(de)人们对(duì)这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在(zài)其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观测(cè)的(de)结果却(què)让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的(de)质量来(lái)吸引它们，这(zhè)些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科(kē)学(xué)家们会(huì)使用一种相对标准(zhǔn)的(de)方法(fǎ)来(lái)解释暗(àn)物(wù)质的存(cún)在，这种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离(lí)，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的(de)旋(xuán)转速度。如果出现异(yì)常的(de)结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其(qí)中。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电望远镜测(cè)量(liàng)了距离星系中心更远距(jù)离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符合牛顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)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(shí)际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的(de)原因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的(de)物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这(zhè)时(shí)开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星系当中暗(àn)物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没(méi)有引力(lì)效应的遥(yáo)远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现(xiàn)了(le)一(yī)个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和(hé)银(yín)河系(xì)不(bù)多(duō)，但是星系当中存在的恒(héng)星数量(liàng)却(què)只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析(xī)。但(dàn)是科学(xué)家们使用最(zuì)先进的望远镜对(duì)其进行了40个(gè)小时(shí)的详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的(de)物质和(hé)力学定律来解释(shì)的(de)。那么又有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的(de)另一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它的附近(jìn)没(méi)有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的(de)理(lǐ)解还不(bù)够(gòu)全面(miàn)，引力(lì)很可(kě)能在不同尺度空间中的(de)工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的(de)相互作用则是不同的(de)方式。对于(yú)在星系团之间(jiān)的(de)相互作用，科学家还引入(rù)了(le)外(wài)部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光(guāng)年(nián)的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这(zhè)意味着我们需要对(duì)现在(zài)的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似(shì)这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的(de)相互作用就会导致温度(dù)的急剧(jù)升高筑梦未来是什么意思，锦时筑梦是什么意思，速(sù)度大(dà)幅(fú)降(jiàng)低(dī)。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部(bù)分(fēn)的质(zhì)量将位(wèi)于所有(yǒu)这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过(guò)什(shén)么来验(yàn)证它(tā)的质量区域(yù)到底是(shì)不是集(jí)中在中间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的(de)高清(qīng)照片，在照片中我(wǒ)们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系似(shì)乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的(de)形变。其实(shí)这些(xiē)星系本身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和(hé)我(wǒ)们地(dì)球上的(de)观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质(zhì)量的东西的引力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星(xīng)系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超(chāo)大(dà)质量(liàng)的黑(hēi)洞或者(zhě)是(shì)暗(àn)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(tā)的大质量区域并不(bù)是在中间，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好的解释(shì)方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的(de)质量气(qì)体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了(le)这(zhè)个区(qū)域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜(jìng)研(yán)究也(yě)被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在的(de)迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还(hái)有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经(jīng)过(guò)了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红色(sè)的部(bù)分(fēn)表(biǎo)示温(wēn)度(dù)较高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对较冷(lěng)的区(qū)域，但实(shí)际上它们之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一(yī)。

科学(xué)家们(men)通过对前(qián)景背(bèi)景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质(zhì)筑梦未来是什么意思，锦时筑梦是什么意思的增加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字(zì)与解释星系当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地解释了很多不(bù)同的观(guān)测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与任(rèn)何其他(tā)的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引(yǐn)力来相互作用(yòng)。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒(lì)子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么(me)？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这(zhè)些(xiē)不同的(de)目(mù)标粒子(zi)所需要的实验方式(shì)也不(bù)相同。在过去的(de)几十年当中，人类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗(àn)物(wù)质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行了超过50次的实(shí)验(yàn)，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利(lì)的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼(lóu)高的(de)探测(cè)器(qì)，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的(de)周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年(nián)都是(shì)一样。一些科学(xué)家认为(wèi)这可能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第一个直接证据。

但是(shì)为什(shén)么(me)暗物质会(huì)产(chǎn)生周(zhōu)期性的(de)年(nián)度(dù)信号呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进(jìn)行(xíng)移动，那么(me)如果暗物(wù)质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过(guò)程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的(de)时候，地(dì)球与太阳(yáng)的(de)方(fāng)向正好(hǎo)达到完全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的(de)情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释，研究人员们(men)所观测到的周期性(xìng)信号。当然也(yě)可能(néng)有其他的情(qíng)况，造(zào)成这种年(nián)度周期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客(kè)的数量也符(fú)合(hé)这个(gè)周期的规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的(de)实验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前(qián)的(de)实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流(liú)的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实验室是(shì)一样的(de)。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号(hào)，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质(zhì)所存在(zài)的(de)非常(cháng)有(yǒu)力的(de)证据了(le)。但是由于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的(de)望(wàng)远镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器(qì)提(tí)供的(de)视野(yě)是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能(néng)拭(shì)目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生命进化(huà)的一(yī)个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一(yī)理论(lùn)得(dé)到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是(shì)要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的(de)支(zhī)持是我更新的动力！

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