宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的(de)？为(wèi)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)是什(shén)么(me)？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的(de)几十(shí)年(nián)当中(zhōng)进行了超过50次的(de)长期实验，但(dàn)是却(què)没(méi)有发现任何的有效证据。除了(le)一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的(de)规(guī)律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运(yùn)行轨道(dào)出(chū)现(xiàn)异(yì)常，不符合万有(yǒu)引力定律的时(shí)候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄(shè)动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并(bìng)且(qiě)发(fā)现了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的(de)发现都是应用万有引力定(dìng)律所取(qǔ)得(dé)重大(dà)天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或(huò)者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗(fú)里(lǐ)茨兹(zī)威基正在研究和测量(liàng)后发(fā)星(xīng)系团(tuán)的(de)质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束(shù)缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方法结果一(yī)致(zhì)，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数据是(shì)测量各(gè)个(gè)星(xīng)系的(de)光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动(dòng)力学质量的(de)计算，是利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系(xì)团(tuán)的运动(dòng)速(sù)度。当测量结(jié)果出(chū)来(lái)之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失(shī)了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光的(de)形式所存在(zài)，我们(men)无法看到(dào)。最诡异(yì)的是，在测量速度的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系团中很(hěn)多星系的速度(dù)比理论(lùn)上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的(de)质量所(suǒ)产生(shēng)的引(yǐn)力(lì)是无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种(zhǒng)神秘的(de)力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当(dāng)时(shí)的人们对(duì)这样的(de)一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来(lái)说(shuō)，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测的结果却让人(rén)感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定律，在星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有(yǒu)足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现异常的(de)结果，就认为是由暗(àn)物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过(guò)射(shè)电望远镜测量了距离星系中心(xīn)更远距离(lí)的氢元素，发(fā)现(xiàn)它们的旋转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我们(men)的(de)太(tài)阳系也不例(lì)外(wài)，太(tài)阳系位于(yú)银河系(xì)的(de)第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向心加(jiā)速度的原因很可能就是存在(zài)着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了(le)一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科(kē)学(xué)家根据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物(wù)质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不(bù)是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现象的原(yuán)因。在(zài)一项(xiàng)新(xīn)的(de)研究(jiū)当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应的(de)遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外(wài)，天文(wén)学家还发现了一个(gè)反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量却(què)只(zhǐ)有银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析(xī)。但(dàn)是科(kē)学家(jiā)们使用最先进的望(wàng)远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律(lǜ)来解释(shì)的(de)。那么又(yòu)有人提出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有任(rèn)何星系存(cún)在(zài)。造成这些(xiē)现象(xiàng)的(de)除(chú)了暗(àn)物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是人类对引力的理解还不(bù)够全(quán)面，引力很(hěn)可能(néng)在不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的(de)工作方式是(shì)不同的，这(zhè)意味着在(zài)行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理(lǐ)解的(de)方式(shì)运动。但是(shì)上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的(de)相互作用则是不(bù)同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的(de)规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会产生对彼此特(tè)殊的(de)效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意(yì)味(wèi)着我们需(xū)要对现在的(de)物理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的(de)其他的(de)理论证据，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论(lùn)所(suǒ)没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)星系团所组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气(qì)体当中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于所有这些气体(tǐ)所在(zài)的(de)中间区域。那么(me)我们(men)通过(guò)什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其实这些(xiē)星系(xì)本身并(bìng)不(bù)是(shì)真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而是(shì)这样极遥(yáo)远的天体和我(wǒ)们地球上的观(guān)测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质量(liàng)的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大(dà)质量区(qū)域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就(jiù)是当(dāng)星团(tuán)发生全部的(de)碰撞时(shí)，可(kě)被(bèi)观测(cè)到的质(zhì)量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为(wèi)是暗(àn)物质存在的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来(lái)自(zì)宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的(de)光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越(yuè)在(zài)宇宙当(dāng)中了(le)。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了各相同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部(bù)分表(biǎo)示温度较(jiào)高的(de)区(qū)域(yù)，蓝(lán)色(sè)则表(biǎo)示相对(duì)较冷的(de)区域(yù)，但实际上它们(men)之间的温(wēn)差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连(lián)通域(yù)提取和标(biāo)记之后发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅(fú)度会(huì)减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微(wēi)波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当(dāng)中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的(de)暗物质比例是一(yī)致(zhì)的。这就(jiù)意(yì)味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了(le)很多(duō)不同的观测结果。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它们(men)不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能够(gòu)找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实(shí)际证据。这种粒(lì)子到底是(shì)什么(me)？科学家们已经提出了(le)数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这些(xiē)不同的(de)目(mù)标(biāo)粒子所需要的实(shí)验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人(rén)类为了(le)寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸(mō)不(bù)到(dào)，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进(jìn)行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上最大(dà)的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼(lóu)高(gāo)的探测(cè)器(qì)，一直(zhí)致力于寻找暗(àn)物质(zhì)粒(lì)子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多(duō)年的(de)数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了(le)一个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而且在(zài)20年当中每(měi)年都是一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行(xíng)移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着(zhe)我们也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡日语jtest报名入口，日语jtest报名费，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外(wài)半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是理(lǐ)论上地球穿越暗(àn)物质流最快的(de)时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际(jì)的(de)情(qíng)况中，太(tài)阳系相对(duì)银(yín)河(hé)系的平(píng)面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观测(cè)到的(de)周期性(xìng)信号(hào)。当然也可能有其他(tā)的情(qíng)况(kuàng)，造(zào)成这种年(nián)度(dù)周(zhōu)期信号的差(chà)异也可能(néng)是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的(de)数(shù)量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了一(yī)个几乎相(xiāng)同的实验室，这(zhè)里(lǐ)的季(jì)节与(yǔ)之前(qián)的实验室(shì)正好(hǎo)相(xiāng)反，而在(zài)这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特(tè)征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同(tóng)的信号(hào)，就可以成为暗(àn)物(wù)质(zhì)所存在的(de)非常(cháng)有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至目前(qián)还(hái)无法(fǎ)提(tí)供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪(yí)器提(tí)供的(de)视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)其(qí)中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质(zhì)背后的(de)奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待(dài)了(le)。费(fèi)米(mǐ)实(shí)验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存在(zài)，它(tā)们(men)极有可能拥有另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进化的一(yī)个重要(yào)因素。

如果这一理论(lùn)得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些(xiē)推论的大前提(tí)是要(yào)先找到暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的实际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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