宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何会(huì)存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟(jìng)是(shì)什(shén)么(me)？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存在的(de)证据，科学家(jiā)们在过去的(de)几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的(de)长期(qī)实验(yàn)，但是(shì)却没(méi)有发现任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力(lì)定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过(guò)天王星运行轨道(dào)的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了(le)海王(wáng)星的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天(tiān)文成(chéng)就(jiù)的例子。但(dàn)是这些发(fā)现都是在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升(shēng)到(dào)星系(xì)或者是星团的(de)尺度，事情就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理学(xué)家弗里茨(cí)兹威基正在研究(jiū)和测(cè)量后发星系团(tuán)的(de)质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获得其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要(yào)的数据是测(cè)量(liàng)各(gè)个(gè)星系的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力(lì)学质量的计算，是利(lì)用光(guāng)谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的各个星系相对(duì)于星(xīng)系团的(de)运动速(sù)度。当测(cè)量(liàng)结(jié)果出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力(lì)学(xué)质(zhì)量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中(zhōng)很多(duō)星系的速度比理论上要(yào)快得多(duō)，按照牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量(liàng)所产生的引力是无法将它(tā)们(men)束缚(fù)在(zài)星系团内的，它(tā)们(men)早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的(de)力量在(zài)起作用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词(cí)才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在观测(cè)仙(xiān)女座星系中的恒(héng)星运动绝世武魂女主角有几个，绝世武魂男主陈枫有几个女人。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的(de)运行速(sù)度(dù)就会(huì)越(yuè)慢(màn)。但是他们观测的结果却让人(rén)感(gǎn)到不可(kě)思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科(kē)学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的(de)存在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如(rú)果出(chū)现异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更(gèng)远距离(lí)的氢元素，发(fā)现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳(yáng)系也不例外，太阳系(xì)位(wèi)于(yú)银河系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速(sù)度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这个(gè)实(shí)际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种(zhǒng)向心加速度的原因很可(kě)能就是存在(zài)着(zhe)一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存(cún)在。科(kē)学(xué)家根据星系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可以解释(shì)这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的(de)微小差异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现了(le)一个反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河(hé)系不多，但(dàn)是星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗(àn)物质，否则(zé)就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的(de)望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的(de)恒(héng)星运动是可(kě)以用(yòng)正常(cháng)的物(wù)质和力学(xué)定律来(lái)解释的。那么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被(bèi)附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近(jìn)没有(yǒu)任何星(xīng)系存在。造成(chéng)这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能(néng)在不同尺(chǐ)度(dù)空(kōng)间中(zhōng)的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的(de)方式运动。但是上升到(dào)星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互作(zuò)用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用，科学(xué)家还(hái)引入了(le)外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的(de)质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需(xū)要(yào)对现在(zài)的(de)物理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说(shuō)理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在的(de)其他的理论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证据是蒙德(dé)理论所没(méi)法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大(dà)部分的普通(tōng)质量都在(zài)星系的(de)气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体的相互(hù)作(zuò)用就会(huì)导致温度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅降低(dī)。所(suǒ)以在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星(xīng)系团(tuán)大(dà)部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体(tǐ)所在的中间(jiān)区域。那(nà)么(me)我们(men)通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的(de)高清照(zhào)片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这(zhè)些星(xīng)系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的观测者之间。被(bèi)一(yī)个(gè)质量超级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这个超大(dà)质量的(de)东(dōng)西的引力(lì)，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的(de)光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们(men)对子弹星(xīng)系团观(guān)测(cè)的(de)时(shí)候，发(fā)现它的大质量区域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方法就(jiù)是当星团发生全部(bù)的(de)碰撞时，可(kě)被观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过了这(zhè)个区域，并在两(liǎng)边(biān)形(xíng)成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为(wèi)是(shì)暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部(bù)分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前(qián)景背景(jǐng)分离(lí)后绝世武魂女主角有几个，绝世武魂男主陈枫有几个女人的二值图(tú)像进行连通域(yù)提取(qǔ)和标记(jì)之后发(fā)现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来(lái)不(bù)应该是(shì)这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质大约是(shì)普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动(dòng)所需(xū)要(yào)的暗物(wù)质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的(de)理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提(tí)出了数十(shí)种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标(biāo)粒(lì)子所需要的实验方式也(yě)不相(xiāng)同。在(zài)过(guò)去的(de)几(jǐ)十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不(bù)见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科(kē)学(xué)家们已经进行了超(chāo)过50次的(de)实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除(chú)了(le)一个(gè)地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处(chù)的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学(xué)实(shí)验室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测(cè)到(dào)了某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多年的数(shù)据(jù)收(shōu)集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在(zài)20年当中每(měi)年都是一样(yàng)。一些科学(xué)家认(rèn)为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如(rú)果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)我们也在以这样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河(hé)系的(de)方向是一致的，而另(lìng)外半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗(àn)物质流最快的(de)时段(duàn)。而在11月份，又恰(qià)好达到了(le)最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系(xì)的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影响这个理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用(yòng)来解释，研(yán)究人员们(men)所观测到(dào)的周期性(xìng)信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿(shī)度(dù)、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又在南半球建立(lì)了一(yī)个几乎(hū)相同的实验室，这里的(de)季(jì)节与之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的(de)运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如(rú)果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在(zài)的(de)非常有力(lì)的(de)证据了。但是由(yóu)于这个(gè)实验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪(yí)器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关(guān)键的(de)用(yòng)途就(jiù)是探(tàn)索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验(yàn)室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心的科学(xué)家(jiā)丹(dān)琥(hǔ)珀(pò)和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗(àn)物质存(cún)在(zài)，它们极有可(kě)能拥有另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命(mìng)进(jìn)化的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理论得到(dào)进一步的证(zhèng)实(shí)，那么(me)遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会不会(huì)意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这些推(tuī)论(lùn)的大前(qián)提(tí)是要先找到(dào)暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力(lì)！

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