宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是(shì)却没有发(fā)现(xiàn)任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版的(de)自然哲学(xué)数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后(hòu)的(de)几百年(nián)来，当天文学(xué)家们发现(xiàn)某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天(tiān)体通(tōng)过(guò)引(yǐn)力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如(rú)在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用万(wàn)有引力定(dìng)律所取得重(zhòng)大(dà)天文(wén)成就的(de)例子。但是(shì)这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系或(huò)者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹(zī)威基正在研究和(hé)测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系(xì)团的质量(liàng)一般会(huì)使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以确(què)定其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的各个(gè)星(xīng)系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结(jié)果出(chū)来之后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了(le)，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味(wèi)着(zhe)，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并(bìng)不以(yǐ)可见(jiàn)光的形式所存在，我们(men)无(wú)法看到。最诡异(yì)的(de)是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很(hěn)多(duō)星系的速度(dù)比理论上(shàng)要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无(wú)法将它们束缚在(zài)星系团内(nèi)的(de)，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这样(yàng)部分不可(kě)见的(de)暗质，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当时(shí)的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观(guān)测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度(dù)就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万(wàn)有(yǒu)引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法(fǎ)来解释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量(liàng)星(xīng)系当中气体在(zài)X轴上距离(lí)星系(xì)中心的(de)距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气(qì)体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常(cháng)的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离(lí)星系中心(xīn)更(gèng)远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度(dù)应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围绕银(yín)河(hé)系旋转，这个(gè)实际(jì)速度远(yuǎn)远大于(yú)理论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上(shàng)这种向心加速度(dù)的原因很可能就(jiù)是存(cún)在着一种我们看(kàn)不(bù)到的物质，是这些暗(àn)物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚(jù)集(jí)在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在(zài)星系(xì)当中暗物(wù)质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是(shì)唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远恒(héng)星之间，也会(huì)出(chū)现(xiàn)速度(dù)上(shàng)的(de)微(wēi)小差异。另外(wài)，天(tiān)文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银河系不(bù)多，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒星数(shù)量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物(wù)质，否则就(jiù)会分崩离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进(jìn)行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发(fā)现(xiàn)星系(xì)中的恒(héng)星运动(dòng)是可以用正常的(de)物质和力(lì)学定律来解释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许(xǔ)该(gāi)星(xīng)系(xì)的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力(lì)的(de)理解还(hái)不够全面，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在行星系尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是(shì)上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不同的方(fāng)式(shì)。对于在星系团之(zhī)间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数百万光年的规(guī)模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果(guǒ)，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗物(wù)质存(cún)在的其他(tā)的(de)理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德理化妆品条码697开头是什么成分，条形码697开头代表什么标准论所没法解释的(de)“引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们(men)大(dà)部分(fēn)的普(pǔ)通质(zhì)量(liàng)都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互(hù)作用就会导致温度的(de)急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的(de)质量将位于所有这些气体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域(yù)。那么(me)我们通过(guò)什么来验(yàn)证它的质量(liàng)区域到底是不(bù)是集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的(de)高(gāo)清照(zhào)片(piàn)，在照片中我(wǒ)们(men)可以明(míng)显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也(yě)不(bù)是韦(wéi)伯望远镜出(chū)了(le)什么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的(de)天体(tǐ)和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭(niǔ)曲(qū)。这个(gè)现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)观测(cè)的时候，发(fā)现(xiàn)它的(de)大质量区域并不(bù)是在(zài)中间，而(ér)是在两侧。所以最好(hǎo)的(de)解释(shì)方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质量气体(tǐ)被卡化妆品条码697开头是什么成分，条形码697开头代表什么标准在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间(jiān)背(bèi)景(jǐng)上(shàng)留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色(sè)的部(bù)分表示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的(de)区域，但实际(jì)上它们(men)之间的(de)温差只有万分之(zhī)一。

科学(xué)家们(men)通过对(duì)前景(jǐng)背景(jǐng)分离(lí)后的二值图(tú)像进行连通域提(tí)取和标记(jì)之(zhī)后发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该是这样的(de)，而(ér)随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的(de)幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致的(de)。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解(jiě)释(shì)了很(hěn)多不同的(de)观测结果。而暗物质的(de)本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在(zài)着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不(bù)参与任(rèn)何(hé)其他(tā)的(de)电磁作用(yòng)，只通过引力来相互(hù)作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒(lì)子(zi)的存在(zài)，就(jiù)相当于(yú)找到(dào)了暗物(wù)质(zhì)存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们(men)已经提出(chū)了数十种的假想目标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同的目标粒(lì)子所需要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的探测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发(fā)现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科(kē)学家认(rèn)为这可能是人类发(fā)现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年(nián)度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)，这意(yì)味着(zhe)我们也在以这样的速(sù)度(dù)在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的方向是一(yī)致的，而(ér)另外半年则(zé)与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地球与太阳的(de)方(fāng)向正好达(dá)到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地(dì)球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然(rán)也可能有其他的情况，造成这种年(nián)度(dù)周期信号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又在(zài)南半(bàn)球建立了一(yī)个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这里的(de)季节与(yǔ)之前的(de)实验室正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第(dì)一个实验室是(shì)一样的(de)。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的(de)非常有力的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以截至(zhì)目前(qián)还无(wú)法提供相应的(de)数(shù)据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外(wài)仪(yí)器(qì)的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远镜(jìng)其中一个关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发(fā)现，如(rú)果暗物(wù)质存在，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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