宇(yǔ)宙是(shì)“人(rén)为制(zhì)造(zào)”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的证据(jù)，科学(xué)家们在过(guò)去的(de)几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没(méi)有发现任(rèn)何(hé)的(de)有效(xiào)证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文(wén)学家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的(de)天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发(fā)现了(le)海王星(xīng)的存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥(míng)王星的(de)发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成(chéng)就的(de)例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后(hòu)发(fā)星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的巨(jù)大星系团，这(zhè)些(xiē)星(xīng)系(xì)被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系团的质(zhì)量一般(bān)会(huì)使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果一(yī)致(zhì)，就可以确(què)定其质(zhì)量的范围。

第(dì)一种是获得其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数据(jù)是测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系(xì)团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运(yùn)动速度。当测量结果(guǒ)出(chū)来(lái)之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不(bù)以可(kě)见(jiàn)光的(de)形式所(suǒ)存在(zài)，我们无(wú)法(fǎ)看(kàn)到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质量所产生(shēng)的引力是(shì)无法将它们束缚在星系(xì)团内的(de)，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除(chú)非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分不(bù)可见的(de)暗(àn)质，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但(dàn)是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的质量。只是当时的(de)人们(men)对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才(cái)再一(yī)次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道(dào)上的(de)运行速度(dù)就会(huì)越慢。但是(shì)他们观测的结果却让人感到(dào)不(bù)可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大(dà)的质(zhì)量来(lái)吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙当(dāng)中了(le)。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗物质的存(cún)在(zài)，这种方法就是测量(liàng)星系(xì)当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距(jù)离星系中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的(de)结果，就认为(wèi)是由暗物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通过(guò)射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系中心(xīn)更(gèng)远距离的(de)氢元(yuán)素(sù)，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我(wǒ)们(men)的(de)太阳系也不例外(wài)，太(tài)阳系(xì)位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速(sù)度远远(yuǎn)大于理论速度，那么(me)产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就(jiù)是存在着(zhe)一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的(de)物(wù)质(zhì)，是这些(xiē)暗(àn)物质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不(bù)是唯(wéi)一(yī)可以(yǐ)解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的(de)研究(jiū)当(dāng)中，科学(xué)家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的(de)遥远恒(héng)星之间，也会出现速度(dù)上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对(duì)其进行了(le)40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可(kě)以用正(zhèng)常(cháng)的(de)物质和力学定律来解释(shì)的(de)。那(nà)么(me)又(yòu)有人提出(chū)，也(yě)许该星系的(de)暗物(wù)质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一(yī)个大(dà)星系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另一种可能就(jiù)是人(rén)类对引(yǐn)力(lì)的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是(shì)不同的(de)，这意(yì)味着在行星系尺度中(zhōng)的(de)天(tiān)体会(huì)沿(yán)着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升到星系(xì)和星(xīng)团的(de)尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的(de)相互作用，科学家还引入了外部场效应的(de)概念(niàn)，指的是在(zài)数百(bǎi)万(wàn)光年(nián)的规模(mó)上，巨大的(de)质量(liàng)之间(jiān)会(huì)产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我们需要对(duì)现(xiàn)在的物(wù)理(lǐ)定律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此终结(jié)。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大(dà)部分的(de)普通质量都在星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大(dà)幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位于(yú)所有(yǒu)这些气体所在(zài)的中间区(qū)域。那(nà)么我们(men)通过什么来(lái)验证(zhèng)它(tā)的(de)质量区(qū)域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中我们可以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的(de)形变。其实(shí)这些星(xīng)系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的观(guān)测者之间。被一(yī)个(gè)质量(liàng)超(chāo)级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西(xī)的引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就(jiù)是(shì)引力(lì)透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体(tǐ)可能是超大质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系(xì)团观测的时候(hòu)，发(fā)现它(tā)的大质量区域并不(bù)是在中(zhōng)间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方(fāng)法就(jiù)是(shì)当星团发生全(quán)部的碰撞时，可(kě)被观测到的(de)质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质则直(zhí)接通过了(le)这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研(y东南亚有几个国家 东南亚是泰国吗án)究也被认(rèn)为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经过了130多(duō)亿(yì)年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区域(yù)，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万分(fēn)之(zhī)一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前景背景分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看(kàn)起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大(dà)约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当(dāng)中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个(gè)简单(dān)的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能够(gòu)找到(dào)这种粒子的存在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的目(mù)标粒子所需要(yào)的实验方式也不相同(tóng)。在过去的几十(shí)年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这(zhè)些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常规物(wù)质相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行(xíng)了(le)超过50次的(de)实验(yàn)，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的地学(xué)实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直(zhí)致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声称观测(cè)到了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年(nián)的数据收(shōu)集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每(měi)年都是一样。一(yī)些科学(xué)家认为这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物(wù)质的第一个直接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会(huì)产生周期(qī)性的(de)年(nián)度信号呢？刚才我们(men)讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存(cún)在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也(yě)在以这样的(de)速度(dù)在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外(wài)半(bàn)年则(zé)与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时段。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平面呈现了60度的倾东南亚有几个国家 东南亚是泰国吗斜，但(dàn)是这并不影响这(zhè)个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观测(cè)到(dào)的周期(qī)性信号(hào)。当然也(yě)可能有其他的情况，造(zào)成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的(de)实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第(dì)一(yī)个实(shí)验室是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可(kě)以得到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非常有力的证(zhèng)据(jù)了(le)。但是由(yóu)于这个(gè)实验室刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提(tí)供相应的数(shù)据(jù)支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场仪器(qì)提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的(de)用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子(zi)天体物理中心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可(kě)能拥有另一种神(shén)秘(mì)的效应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物(wù)质会不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是(shì)要(yào)先(xiān)找到暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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