宇宙是“人为制(zhì)造”的(de)？为何(hé)会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的(de)证据，科学(xué)家(jiā)们在过去(qù)的几十年当中进行(xíng)了(le)超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规(guī)律。往后(hòu)的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不(bù)符合万有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们(men)就会知道，周围一定有未知的(de)天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了(le青少年是几岁到几岁了 20岁还能叫少年吗)海王星(xīng)的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的(de)尺度当中，可当(dāng)我们上升(shēng)到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研究和(hé)测(cè)量后发星系团的(de)质量。这是一(yī)个(gè)由(yóu)数千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨(jù)大星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星(xīng)系(xì)团的质(zhì)量(liàng)一般会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个(gè)星(xīng)系的(de)光(guāng)度。

第二种是动(dòng)力学质量的计(jì)算，是(shì)利用光(guāng)谱红移测量星系团中的(de)各个星(xīng)系相对于星系(xì)团的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基(jī)彻(chè)底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们(men)无(wú)法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度(dù)的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很多星系的速度(dù)比理论上要(yào)快得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的(de)质量(liàng)所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们(men)束(shù)缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系团之(zhī)外了(le)，除非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了(le)这(zhè)样(yàng)部(bù)分(fēn)不(bù)可见(jiàn)的暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的(de)质量。只是当时(shí)的人(rén)们(men)对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词(cí)才再一次(cì)出现。天文(wén)学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特(tè)在观测仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标(biāo)准的方法来(lái)解释暗物质的存在(zài)，这种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)就是(shì)测量星系(xì)当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距(jù)离星(xīng)系中心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的旋(xuán)转速度(dù)。如果出现异常的(de)结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是(shì)科(kē)学家们通过射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛(niú)顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕银河(hé)系(xì)旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际(jì)速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速(sù)度的原因很可能就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将星(xīng)系(xì)聚集(jí)在了一起。

也是从这时(shí)开始(shǐ)，越来越(yuè)多的(de)研(yán)究人员开始(shǐ)相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的(de)速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原(yuán)因。在一项新的(de)研究(jiū)当(dāng)中，科(kē)学(xué)家们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效(xiào)应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也(yě)会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系当中存(cún)在的恒(héng)星数量却(què)只有银河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗物(wù)质(zhì)，否则(zé)就(jiù)会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们(men)使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细(xì)测量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒(héng)星运动是可以用(yòng)正常的物质和力(lì)学(xué)定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的(de)暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的附(fù)近(jìn)没有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可能(néng)就是人类对引力的(de)理解还不够全面，引力很(hěn)可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们(men)的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理(lǐ)解的(de)方(fāng)式(shì)运动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相(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，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的(de)是在数(shù)百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大(dà)的质(zhì)量之间(jiān)会产生对(duì)彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对(duì)现在(zài)的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多(duō)人认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关(guān)于暗物(wù)质(zhì)存在的(de)其他的(de)理论(lùn)证据，这(zhè)些(xiē)理论证(zhèng)据是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年(nián)的(de)子(zi)弹星系团，由两个碰撞的(de)星系(xì)团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质(zhì)量(liàng)都在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万公里/小青少年是几岁到几岁了 20岁还能叫少年吗时发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候(hòu)，星际(jì)气体的相互(hù)作用就会(huì)导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的(de)质(zhì)量将位于所有这些气体所(suǒ)在(zài)的(de)中间区域。那么我(wǒ)们(men)通(tōng)过什么来(lái)验证它的(de)质量区域到底是不(bù)是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大(dà)的形变(biàn)。其实这些星系本身并不(bù)是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也(yě)不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天体和我们地球上(shàng)的观(guān)测(cè)者之间。被一(yī)个质(zhì)量超(chāo)级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东(dōng)西(xī)的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是(shì)引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当(dāng)人们(men)对(duì)子(zi)弹(dàn)星系(xì)团观测的(de)时(shí)候(hòu)，发现它的(de)大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测(cè)到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也(yě)被(bèi)认为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其中红色(sè)的部(bù)分表示(shì)温度较高(gāo)的区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对(duì)较冷的区(qū)域，但实际上它们之(zhī)间的温差(chà)只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二值图像进(jìn)行连通域(yù)提取和标记之(zhī)后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一(yī)些峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐射的(de)测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字(zì)与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是一致的(de)。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多(duō)不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当(dāng)中(zhōng)存在(zài)着某(mǒu)种类(lèi)型(xíng)的粒子，它(tā)们不(bù)参(cān)与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质(zhì)存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同的(de)目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实验方式(shì)也(yě)不(bù)相同。在(zài)过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸(mō)不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科(kē)学(xué)家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了(le)一(yī)个(gè)地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼(lóu)高(gāo)的探测器，一(yī)直致(zhì)力于寻找暗物质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来(lái)，这里的(de)科学家声称观测到了(le)某种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了(le)一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的(de)6月(yuè)份达(dá)到峰值，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而(ér)且在(zài)20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发(fā)现暗物质的第(dì)一个(gè)直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会产生周期(qī)性的年(nián)度信号呢(ne)？刚(gāng)才(cái)我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河(hé)系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味(wèi)着(zhe)我们也(yě)在以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个(gè)过程(chéng)中会产(chǎn)生(shēng)相应的振荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的(de)时(shí)间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的(de)方向正好达到(dào)完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际(jì)的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人(rén)员(yuán)们所观测到的周(zhōu)期(qī)性信号。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他(tā)的情(qíng)况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期信号的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客(kè)的数量也符(fú)合这个(gè)周(zhōu)期(qī)的(de)规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们(men)又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的(de)实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如(rú)果在(zài)这里可以(yǐ)得到(dào)相(xiāng)同的信号，就可(kě)以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存在(zài)的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以(yǐ)截至(zhì)目前还无(wú)法提(tí)供相应的(de)数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的(de)望(wàng)远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用途就是(shì)探索暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的(de)结果，我们(men)只能拭目(mù)以待了(le)。费米(mǐ)实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心(xīn)的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进(jìn)一步的证实(shí)，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会(huì)不会意味着人(rén)类并不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星上，暗(àn)物质正在(zài)通过(guò)这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大(dà)前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得(dé)暗物质到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新(xīn)的动力(lì)！

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