宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟(jìng)是什么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过(guò)去的几十年(nián)当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是(shì)却没有发现任何(hé)的有效证据。除(chú)了(le)一个地(dì)方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力(lì)定律(lǜ)，它揭(jiē)示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百(bǎi)年来(lái)，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知道(dào)，周围(wéi)一(yī)定有未(wèi)知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推算并且发(fā)现(xiàn)了(le)海王星的(de)存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研(yán)究和测量(liàng)后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个星(xīng)系所组成的巨(jù)大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测(cè)量星系团(tuán)的质(zhì)量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结(jié)果一致，就可(kě)以确定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第一(yī)种是获(huò)得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱红移测(cè)量星系团(tuán)中的各(gè)个(gè)星系相对于星(xīng)系团的运动速度(dù)。当测量结果(guǒ)出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着(zhe)，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速(sù)度(dù)的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发(fā)现星(xīng)系团中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系的速度(dù)比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见星系(xì)的质量(liàng)所产生的引(yǐn)力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了，除(chú)非(fēi)有一(yī)种神秘的力量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样(yàng)的一(yī)种说法不屑一(yī)发现白蚁找哪个部门，白蚁防治是国家免费的顾。

直到(dào)40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文(wén)学(xué)家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测(cè)仙女座(zuò)星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其(qí)轨(guǐ)道(dào)上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观测的结(jié)果却(què)让人感到不可(kě)思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外围的发现白蚁找哪个部门，白蚁防治是国家免费的恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科学(xué)家们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的(de)方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中心的(de)距(jù)离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异常的(de)结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是(shì)科(kē)学家们通(tōng)过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量了距离(lí)星系(xì)中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢元(yuán)素(sù)，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并不符(fú)合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第(dì)三(sān)悬臂(bì)之上(shàng)，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种向心加(jiā)速度(dù)的原因很可能就是(shì)存在(zài)着一(yī)种我们(men)看不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应将(jiāng)星系(xì)聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相信暗(àn)物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度(dù)，估(gū)算在星系(xì)当中暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不(bù)是唯(wéi)一(yī)可(kě)以解释这个(gè)现象的原因。在(zài)一项新(xīn)的研(yán)究当中，科(kē)学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现(xiàn)速(sù)度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还(hái)发现(xiàn)了(le)一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但是星(xīng)系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时(shí)的(de)详细测(cè)量之(zhī)后，发(fā)现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的(de)物质(zhì)和力学定(dìng)律来解释的。那么(me)又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系(xì)存在。造(zào)成这(zhè)些现象(xiàng)的除了(le)暗物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可(kě)能(néng)就(jiù)是人(rén)类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作方式是(shì)不同的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿(yán)着它(tā)们的轨道(dào)，按照我们所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系(xì)团(tuán)之间的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用，科学家还引入了外部(bù)场效应的(de)概(gài)念，指的(de)是(shì)在数百万(wàn)光年的(de)规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们需要对(duì)现在的(de)物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让(ràng)很多人认(rèn)为暗物(wù)质(zhì)假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存(cún)在的其他的理(lǐ)论(lùn)证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们(men)大部分的普通质量都在星系的气(qì)体当中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公(gōng)里(lǐ)/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体的(de)相互作用就会(huì)导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大(dà)部分的(de)质(zhì)量将位于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区域。那么我(wǒ)们通过(guò)什么来验证(zhèng)它的(de)质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了(le)，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们地球(qiú)上的(de)观(guān)测者之(zhī)间(jiān)。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应(yīng)。这个(gè)巨(jù)大的天(tiān)体可能是超大质量的(de)黑洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发(fā)现它的大质(zhì)量区域(yù)并(bìng)不是在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好的解(jiě)释方(fāng)法就(jiù)是当星团发生全(quán)部的(de)碰撞时，可被观(guān)测到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了(le)这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的(de)引力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是暗(àn)物质存在的(de)迄今(jīn)为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下(xià)了各相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际发现白蚁找哪个部门，白蚁防治是国家免费的上它们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们(men)通过(guò)对前景(jǐng)背景分离(lí)后的二值(zhí)图(tú)像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图(tú)形看起来不(bù)应(yīng)该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度(dù)会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值(zhí)，我们需要的(de)暗(àn)物(wù)质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要的暗(àn)物质比例是一(yī)致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类型的粒子(zi)，它(tā)们(men)不(bù)参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作用，只通(tōng)过(guò)引(yǐn)力来相互作(zuò)用。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质存在(zài)的实(shí)际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的(de)假想目标，而(ér)要(yào)寻找这些不同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要的(de)实验方(fāng)式(shì)也不相(xiāng)同。在(zài)过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与常(cháng)规(guī)物(wù)质相互(hù)作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们已经进行了(le)超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性(xìng)的(de)发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的(de)地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗(àn)物质粒(lì)子(zi)的周期性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这(zhè)里的科学家声(shēng)称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会(huì)在每(měi)年的6月份达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降到(dào)最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科(kē)学(xué)家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一(yī)个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质会产(chǎn)生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动，那么如(rú)果暗(àn)物(wù)质存在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意(yì)味着我们也在以(yǐ)这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太(tài)阳环绕银(yín)河系的(de)方向是一(yī)致的，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月份(fèn)的(de)时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到(dào)完(wán)全一(yī)致，这是理(lǐ)论上(shàng)地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的(de)平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这(zhè)个理论(lùn)的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可(kě)以用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期信号的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数(shù)量(liàng)也符合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎(hū)相同的实验室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流的(de)运动特征和第一(yī)个实验室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的(de)证据了。但是由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建成不(bù)久，所以截至(zhì)目(mù)前(qián)还(hái)无法(fǎ)提供相应的数据(jù)支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台新(xīn)的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪器提供(gōng)的视野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太(tài)空(kōng)望远镜(jìng)其中(zhōng)一个(gè)关键的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测(cè)的(de)结果，我们只能(néng)拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒(lì)子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可(kě)能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物(wù)质效应(yīng)，会(huì)支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的(de)一(yī)个重要因素(sù)。

如果这一(yī)理(lǐ)论(lùn)得(dé)到(dào)进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不(bù)会意味(wèi)着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落(luò)的(de)行星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样的(de)效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先(xiān)找到暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支(zhī)持是(shì)我更新的动(dòng)力！

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