宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科学(xué)无法解释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的证据(jù)，科学家们在过去的(de)几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现(xiàn)任(rèn)何的(de)有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出(chū)版的(de)自然(rán)哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的(de)规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符合万有三国时期中国有多少人口面积，三国时期中国有多少人口和面积引力定律的时(shí)候，他们(men)就会知道(dào)，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天(tiān)体通过(guò)引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的(de)异常，推(tuī)算(suàn)并(bìng)且发(fā)现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王(wáng)星的发(fā)现(xiàn)都是应(yīng)用(yòng)万有引力定律所取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的(de)例子。但是这些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹(zī)威(wēi)基正在研究和测(cè)量后发星系团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数千个星系(xì)所组成的(de)巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系(xì)被(bèi)引(yǐn)力束缚在一起。测量星(xīng)系(xì)团的质(zhì)量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质(zhì)量的(de)范围(wéi)。

第(dì)一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的(de)光度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学(xué)质量的计算，是(shì)利用(yòng)光(guāng)谱红移测量星(xīng)系(xì)团中的(de)各(gè)个星系相(xiāng)对(duì)于星系(xì)团的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式(shì)所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中很多(duō)星(xīng)系的(de)速度比理论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这(zhè)些(xiē)可见(jiàn)星(xīng)系(xì)的质量(liàng)所产生的引力是无法将它(tā)们(men)束(shù)缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系(xì)团(tuán)之外了(le)，除(chú)非(fēi)有一种神(shén)秘(mì)的(de)力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的(de)一种说(shuō)法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物(wù)质(zhì)”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他们(men)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，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的(de)质(zhì)量来(lái)吸(xī)引它(tā)们，这些外围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用一种相对标准的(de)方法来解(jiě)释暗物质(zhì)的(de)存在，这种方法就是测量星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距(jù)离星系中(zhōng)心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通过射(shè)电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距(jù)离(lí)的氢(qīng)元素，发现它(tā)们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学(xué)定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于(yú)银河系的(de)第三悬臂之上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计(jì)算，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际(jì)上，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际(jì)速度远远大于理论(lùn)速度，那么(me)产生以上这(zhè)种向心加速度的(de)原因很(hěn)可能就是存在(zài)着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗(àn)物(wù)质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系(xì)外恒星轨道(dào)的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一(yī)可以解释这个(gè)现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河(hé)系不多，但(dàn)是星(xīng)系(xì)当(dāng)中(zhōng)存(cún)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(lǐ)论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星系中的(de)恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质(zhì)和力(lì)学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该(gāi)星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除了(le)暗(àn)物质的假说(shuō)之外，另(lìng)一(yī)种可(kě)能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面，引力(lì)很可能在(zài)不(bù)同尺(chǐ)度空间中的(de)工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力(lì)之间(jiān)的相互作用则是不同的方(fāng)式。对(duì)于在星系团之间(jiān)的相互(hù)作用(yòng)，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效应(yīng)的(de)概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨大(dà)的质量之(zhī)间会(huì)产生对彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要对(duì)现在的(de)物(wù)理定(dìng)律进(jìn)行(xíng)修(xiū)正，这些发(fā)现(xiàn)也让很(hěn)多(duō)人认为(wèi)暗物质(zhì)假说(shuō)理(lǐ)论(lùn)就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质(zhì)存在(zài)的(de)其他(tā)的理论证据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星(xīng)团(tuán)，它们大部(bù)分的普通质(zhì)量都(dōu)在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰(pèng)撞的时候，星际气体的(de)相(xiāng)互作用就会导致温度的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星系团大(dà)部分的(de)质量(liàng)将(jiāng)位于(yú)所有这些气(qì)体所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质量区(qū)域到底是不是(shì)集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地(dì)看(kàn)到很(hěn)多(duō)星系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其(qí)实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的(de)天体和我们地球上的(de)观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的(de)东西的引力，三国时期中国有多少人口面积，三国时期中国有多少人口和面积会使身后(hòu)更遥远星系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体(tǐ)可能(néng)是超大(dà)质量的黑洞或者是(shì)暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星(xīng)系(xì)团观测的时候，发现它的(de)大(dà)质量区(qū)域(yù)并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在(zài)两侧(cè)。所以最好的解释方(fāng)法就是当(dāng)星(xīng)团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气(qì)体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则(zé)直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之(zhī)外(wài)，还有来(lái)自宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同(tóng)性的(de)微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温(wēn)度(dù)较高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对较冷的(de)区域，但实际(jì)上(shàng)它们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景(jǐng)分离后的二(èr)值图像进(jìn)行(xíng)连通(tōng)域(yù)提(tí)取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物(wù)质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系(xì)当中恒星运(yùn)动所需(xū)要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的(de)理论框架(jià)，就很好地(dì)解(jiě)释了很多不同的(de)观测结果。而暗物(wù)质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电(diàn)磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质存(cún)在的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到底是什么(me)？科(kē)学家们(men)已经提出了(le)数(shù)十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒(lì)子所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方(fāng)，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地学实(shí)验室(shì)，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼(lóu)高的(de)探测器，一直(zhí)致力(lì)于(yú)寻(xún)找暗(àn)物(wù)质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了某种信号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的(de)事情。探测率会在(zài)每(měi)年的(de)6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些(xiē)科学家认为(wèi)这可能是人类发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为什(shén)么(me)暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了(le)太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河(hé)系(xì)进行移动(dòng)，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以(yǐ)这样的速度(dù)在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半(bàn)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的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰(qià)好达(dá)到(dào)了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系(xì)的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人(rén)员们所观测到(dào)的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差(chà)异也(yě)可能是温(wēn)度(dù)、湿(shī)度、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高山上的(de)积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们又在(zài)南(nán)半球建立了一(yī)个几乎相同的实验室，这(zhè)里的(de)季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过(guò)暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实(shí)验室是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这(zhè)里可以(yǐ)得(dé)到相同的(de)信号(hào)，就可以成(chéng)为暗(àn)物质(zhì)所存(cún)在的非常有力(lì)的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前(qián)还无法提(tí)供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台(tái)新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场仪器提(tí)供的(de)视(shì)野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其(qí)中一(yī)个关键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发(fā)现，如果暗物质存在，它(tā)们(men)极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的(de)诞生(shēng)，或者说(shuō)是生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应(yīng)创造(zào)生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的(de)大(dà)前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们(men)觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更(gèng)新(xīn)的动力！

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