宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存(cún)在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什(shén)么？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十(shí)年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没(méi)有(yǒu)发现(xiàn)任(rèn)何的有(yǒu)效(xiào)证(zhèng)据。除了一(yī)个(gè)地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲学(xué)数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合(hé)万有(yǒu)引力定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知(zhī)的(de)天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海(hǎi)王(wáng)星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子(zi)。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星系(xì)统的(de)尺度当(dāng)中，可当我们上升到(dào)星系或者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情(qíng)就(jiù)开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威基正在研究和测量(liàng)后发(fā)星(xīng)系团的质量。这是(shì)一个由数千个星系(xì)所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束(shù)缚在一起。测量(liàng)星(xīng)系团的(de)质量一般会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要(yào)的数据(jù)是测量各个(gè)星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的(de)计(jì)算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系相对于(yú)星系团的(de)运(yùn)动速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后(hòu)发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形式(shì)所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动(dòng)学定(dìng)律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产生的(de)引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神(shén)秘(mì)的力量在起作用，这种力(lì)量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提出了(le)这样部分不可(kě)见的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们(men)却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的人(rén)们对(duì)这样的(de)一(yī)种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特在(zài)观测仙(xiān)女座(zuò)星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但(dàn)是(shì)他们观测的(de)结果却让(ràng)人感到不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星系当中如果没有(y挂号信几天能到，一般什么情况会用挂号信ǒu)足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了(le)。基于(yú)这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系(xì)中心的(de)距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位(wèi)于银(yín)河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有(yǒu)引力定(dìng)律进行计算，太阳系(xì)的运行速度(dù)应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远远大(dà)于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可(kě)能(néng)就是存在着(zhe)一(yī)种我(wǒ)们看不到(dào)的物质，是这些暗物质的(de)引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集(jí)在了(le)一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据(jù)星系外(wài)恒星(xīng)轨道的速(sù)度，估算在(zài)星(xīng)系当(dāng)中暗物质(zhì)的质(zhì)量占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质(zhì)并不(bù)是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新的(de)研究当中，科学家们(men)发(fā)现，几乎没有引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速度(dù)上(shàng)的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了(le)一(yī)个(gè)反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距(jù)离地球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的(de)恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系(xì)的千分之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上(shàng)，该星系必须(xū)存在(zài)暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了40个小时(shí)的详细(xì)测量之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星(xīng)运动是可以用(yòng)正常的物(wù)质和(hé)力学定律来解释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也许(xǔ)该星系(xì)的(de)暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何(hé)星系存在。造成这些现象的除(chú)了(le)暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对(duì)引(yǐn)力的(de)理(lǐ)解还不够全(quán)面(miàn)，引力很可(kě)能(néng)在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意(yì)味(wèi)着在(zài)行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的(de)尺度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则(zé)是(shì)不(bù)同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还(hái)引(yǐn)入了(le)外部场(chǎng)效(xiào)应(yīng)的(de)概念，指的是在(zài)数(shù)百万光年的(de)规模上(shàng)，巨(jù)大的质(zhì)量之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成(chéng)立，这(zhè)意(yì)味着我们(men)需要对现在的(de)物理(lǐ)定(dìng)律进(jìn)行(xíng)修(xiū)正，这些发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗(àn)物质假说理(lǐ)论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗(àn)物质存(cún)在的其(qí)他的理论(lùn)证据(jù)，这些理论(lùn)证(zhèng)据(jù)是蒙德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样的(de)星团，它们大部分(fēn)的(de)普通(tōng)质(zhì)量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度大(dà)幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的(de)中间(jiān)区域。那么我们(men)通过什么来验证它的(de)质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实(shí)这些星系本身并不(bù)是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质量的东西(xī)的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量(liàng)的(de)黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人(rén)们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部(bù)的(de)碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的(de)质量(liàng)气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了引力透镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的(de)迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿(yì)年(nián)之后(hòu)，这些光(guāng)在(zài)宇宙空间背景上留(liú)下(xià)了(le)各相同性的(de)微波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的(de)部分表示温度(dù)较高的(de)区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的二值(zhí)图像进行连通域提取和(hé)标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不(bù)应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会(huì)减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同(tóng)的挂号信几天能到，一般什么情况会用挂号信观测(cè)结果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力(lì)来相互作用(yòng)。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底是什么？科学(xué)家们(men)已(yǐ)经提(tí)出(chū)了数十(shí)种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需(xū)要的实验(yàn)方式(shì)也不相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经(jīng)进行了超过50次(cì)的实验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的发现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利(lì)的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地(dì)球上最大的地(dì)学(xué)实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层楼高的探测(cè)器(qì)，一直致(zhì)力于(yú)寻找暗物(wù)质(zhì)粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来(lái)，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在(zài)每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银河(hé)系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳的方(fāng)向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向(xiàng)是一(yī)致(zhì)的，而另(lìng)外半(bàn)年则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达(dá)到(dào)完全一(yī)致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不(bù)影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认(rèn)为这(zhè)可(kě)以用(yòng)来(lái)解释，研究人员们(men)所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其(qí)他(tā)的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期(qī)信(xìn)号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的(de)数量也符合这个周期的(de)规(guī)律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和第一个(gè)实验室是(shì)一(yī)样的(de)。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到相同(tóng)的信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常(cháng)有力的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新(xīn)的望(wàng)远镜，这台太(tài)空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键(jiàn)的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的(de)结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理论得到进一步(bù)的(de)证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质(zhì)会(huì)不会(huì)意味(wèi)着人类并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗(àn)物质正在通过(guò)这样的效应(yīng)创造(zào)生命。当然，这些(xiē)推论的(de)大前提是(shì)要(yào)先找到(dào)暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据(jù)。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新的(de)动力(lì)！

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