宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学(xué)无法(fǎ)解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现某些天(tiān)体(tǐ)运行(xíng)轨道出现(xiàn)异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的(de)天(tiān)体(tǐ)通过(guò)引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星(xīng)的(de)发现(xiàn)都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是(shì)在(zài)恒星系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当(dāng)我们上升到星系或(huò)者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是(shì)一个由数千(qiān)个(gè)星系所组成的巨大(dà)星(xīng)珠海一共几个区最繁华的是哪个街区，珠海几个区？哪个区好？系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般(bān)会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需(xū)要(yào)的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力(lì)学(xué)质量(liàng)的计算，是利(lì)用(yòng)光谱红(hóng)移测量星系(xì)团中的各个(gè)星系相对于星系(xì)团(tuán)的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学(xué)质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见(jiàn)光的形式所存(cún)在(zài)，我(wǒ)们(men)无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星系(xì)团(tuán)中很多星(xīng)系(xì)的速度(dù)比理(lǐ)论上要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些(xiē)可(kě)见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生(shēng)的引力(lì)是无法将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系(xì)团之外了(le)，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了(le)这样部分(fēn)不(bù)可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是(shì)它们却(què)占据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的(de)质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在其(qí)轨道(dào)上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观(guān)测(cè)的(de)结果却让人(rén)感到(dào)不可(kě)思议(yì)。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎(hū)保持(chí)不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的(de)万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当中如(rú)果没有足够大的质(zhì)量来(lái)吸引(yǐn)它(tā)们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一(yī)种相对(duì)标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴上距离星系中(zhōng)心的(de)距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常(cháng)的(de)结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于(yú)是科学家们通过射(shè)电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们(men)的(de)太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行(xíng)速(sù)度应该是(shì)160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速(sù)度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原(yuán)因很可能就是(shì)存在着一种我们看不到的(de)物质，是(shì)这些暗(àn)物质的引力(lì)效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科学(xué)家根(gēn)据星系(xì)外恒星轨道的(de)速度(dù)，估(gū)算在星系当中暗物质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可(kě)以(yǐ)解(jiě)释这(zhè)个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学(xué)家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多，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。

所以在理论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但(dàn)是科学家们(men)使用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和力(lì)学定律来(lái)解释的(de)。那么又有人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附(fù)近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现象的除了(le)暗(àn)物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人(rén)类对引力的理解还不(bù)够全(quán)面(miàn)，引力很可能在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的(de)工作(zuò)方(fāng)式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着它(tā)们(men)的(de)轨道，按照我(wǒ)们所理解的(de)方式运动。但(dàn)是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则(zé)是不(bù)同(tóng)的方式。对于在星系团(tuán)之间的(de)相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的(de)概(gài)念，指(zhǐ)的是在数(shù)百(bǎi)万光年(nián)的规模(mó)上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着我们需(xū)要(yào)对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认为暗(àn)物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存(cún)在的其他的(de)理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大(dà)部(bù)分的普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用就(jiù)会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的质(zhì)量将(jiāng)位于(yú)所有(yǒu)这些(xiē)气体所在的中间区(qū)域。那么(me)我们通(tōng)过(guò)什(shén)么来验证它(tā)的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲(qū)。这(zhè)个现象(xiàng)就(jiù)是引力(lì)透镜效(xiào)应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可能是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当(dāng)人们(men)对子弹星(xīng)系团观测(cè)的(de)时候，发现它的大(dà)质量区(qū)域并(bìng)不是(shì)在中(zhōng)间，而(ér)是在两(liǎng)侧(cè)。所以(yǐ)最好的(de)解释方法就是当星团发生(shēng)全(quán)部(bù)的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到(dào)的质(zhì)量气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力(lì)透(tòu)镜研(yán)究也被(bèi)认为是(shì)暗物质存在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好(h珠海一共几个区最繁华的是哪个街区，珠海几个区？哪个区好？ǎo)的理论证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐(fú)射(shè)。其中(zhōng)红色(sè)的部分表示温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图(tú)像进(jìn)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(tú)形看(kàn)起(qǐ)来不应(yīng)该是(shì)这(zhè)样的，而(ér)随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)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的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当中存在(zài)着某种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的(de)电(diàn)磁作(zuò)用，只通过(guò)引力(lì)来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这(zhè)种粒子(zi)到底是(shì)什么？科学(xué)家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常规物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行了(le)超过(guò)50次的实(shí)验，却没(méi)有任何实质性的(de)发(fā)现，除(chú)了一(yī)个地方(fāng)，意大利(lì)的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据(jù)收集，人们(men)发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一(yī)样。一些科学(xué)家(jiā)认为这可能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第一个直接(jiē)证(zhèng)据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流(liú)，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的(de)时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而(ér)另(lìng)外半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与(yǔ)太阳的(de)方向正好达到完全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最(zuì)快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用来解(jiě)释(shì)，研究人(rén)员们所观(guān)测(cè)到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度周(zhōu)期信号(hào)的差(chà)异(yì)也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山(shān)上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客的数(shù)量也符(fú)合这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验(yàn)室(shì)，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室(shì)是一(y珠海一共几个区最繁华的是哪个街区，珠海几个区？哪个区好？ī)样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但(dàn)是由(yóu)于这(zhè)个实验室(shì)刚刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支持(chí)。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗(àn)物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可(kě)能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者(zhě)说(shuō)是(shì)生命进化的(de)一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的证实，那么(me)遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着人(rén)类并不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样的效应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提是要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是(shì)我更新(xīn)的动力！

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