宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么(me)？人类为了(le)寻找暗物质存在的(de)证据，科学家(jiā)们在(zài)过(guò)去(qù)的几十年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的(de)长期实验(yàn)，但(dàn)是却没有发现任何的有效(xiào)证据(jù)。除(chú)了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲学数学(xué)原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百(bǎi)年来，当(dāng)天文(wén)学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不(bù)符合(hé)万有引力定律(lǜ)的(de)时候，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过(guò)天王(wáng)星(xīng)运(yùn)行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星的发(fā)现都是应用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取得重大(dà)天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和(hé)测(cè)量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一(yī)般会使用到两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一(yī)种是获得其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量(liàng)各(gè)个星系的光度。

第二种是(shì)动力(lì)学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式(shì)所存在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在(zài)测量速度的(de)过程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些(xiē)可见星系(xì)的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚在(zài)星系团内的，它们(men)早就(jiù)应(yīng)该被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部(bù)分不可见的(de)暗(àn)质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时(shí)的人们对这样(yàng)的一种说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特(tè)在(zài)观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心越远的恒(héng)星在其(qí)轨(guǐ)道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却(què)让(ràng)人(rén)感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒(héng)星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中(zhōng)气(qì)体在X轴上(shàng)距离(lí)星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认为是由暗物质的(de)力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离(lí)星系中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们(men)的旋(xuán)转速度(dù)并不符(fú)合牛顿的(de)力学(xué)定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的(de)第(dì)三(sān)悬臂之上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定律(lǜ)进(jìn)行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕银(yín)河系旋转，这个实(shí)际速度远远大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以上这种向心(xīn)加速度(dù)的原因很可能(néng)就是存在着(zhe)一(yī)种我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估算(suàn)在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力(l日落胭脂红完整的诗句带拼音，日落胭脂红完整的诗句的意思ì)效应的遥(yáo)远恒星之间，也会(huì)出(chū)现速(sù)度上的(de)微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一(yī)个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但是星系(xì)当(dāng)中存在(zài)的恒星数(shù)量(liàng)却(què)只有(yǒu)银(yín)河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系(xì)必须存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离(lí)析。但是科学家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对(duì)其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中日落胭脂红完整的诗句带拼音，日落胭脂红完整的诗句的意思的恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释(shì)的。那么又有人(rén)提出，也许该(gāi)星系的(de)暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大(dà)星系(xì)剥离(lí)了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另(lìng)一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的(de)天体会(huì)沿着(zhe)它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是(shì)上升(shēng)到星系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作(zuò)用则是不(bù)同的方式。对(duì)于在星系团之间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了外(wài)部(bù)场(chǎng)效应的(de)概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊(shū)的(de)效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立(lì)，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定(dìng)律进行(xíng)修正，这些发现也让很多(duō)人(rén)认为暗(àn)物质假说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当(dāng)星(xīng)团以(yǐ)1000万(wàn)公里/小时发生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星际气(qì)体的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系(xì)团(tuán)大(dà)部(bù)分的质量将位(wèi)于所有(yǒu)这些(xiē)气体所在的中间(jiān)区(qū)域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很(hěn)多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个(gè)质量超(chāo)级(jí)巨大的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大质量的东(dōng)西的(de)引力，会(huì)使身(shēn)后更遥远星系的(de)光都发(fā)生(shēng)了(le)扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的(de)天(tiān)体可能是超大(dà)质量(liàng)的黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的(de)时候，发现它(tā)的大(dà)质(zhì)量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释(shì)方法就(jiù)是当星团发生全(quán)部的(de)碰撞时(shí)，可被观测到的(de)质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通(tōng)过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在(zài)的迄(qì)今(jīn)为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

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除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见(jiàn)光(guāng)终于(yú)可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。经(jīng)过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上留(liú)下了(le)各相同性(xìng)的微波辐(fú)射。其(qí)中红色(sè)的部分表示温度较高的(de)区域(yù)，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对(duì)较冷(lěng)的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分离后的二(èr)值(zhí)图像进(jìn)行连通域提(tí)取和(hé)标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是这样的，而随(suí)着暗物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了(le)匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所需要的暗(àn)物质(zhì)比例是(shì)一(yī)致的(de)。这(zhè)就意味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的(de)观(guān)测结果。而暗物(wù)质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗(àn)物质存在的(de)实际证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已(yǐ)经提出(chū)了数十(shí)种的(de)假想目(mù)标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子(zi)所(suǒ)需(xū)要的(de)实验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些(xiē)看不见、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的(de)实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质性的发(fā)现，除了一(yī)个地方，意(yì)大利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大的地学(xué)实验(yàn)室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个(gè)三层楼高(gāo)的探(tàn)测器，一直致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学(xué)家声称观测到(dào)了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了(le)20多年的数据收(shōu)集，人们(men)发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会(huì)在每年(nián)的6月份达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什(shén)么暗物(wù)质会(huì)产生周(zhōu)期性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着银河系(xì)进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也(yě)在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所以有半(bàn)年的时(shí)间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向与太(tài)阳环绕银(yín)河系的(de)方向是(shì)一(yī)致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响这(zhè)个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到的周期性信号(hào)。当然也(yě)可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造(zào)成(chéng)这种年度周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学(xué)家们又在(zài)南半球建立了一(yī)个(gè)几乎相同的(de)实验(yàn)室(shì)，这里的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的(de)运动特征和(hé)第(dì)一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到(dào)相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质所存(cún)在(zài)的非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截(jié)至目(mù)前(qián)还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜其中一(yī)个关键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘(mì)，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我们(men)只(zhǐ)能(néng)拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可(kě)能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应(yīng)，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论(lùn)得(dé)到(dào)进(jìn)一(yī)步的证(zhèng)实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不(bù)会意(yì)味着人类并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创(chuàng)造生(shēng)命。当(dāng)然，这些推论的大前提(tí)是要(yào)先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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