宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗(àn)物质存在(zài)的(de)证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的几十(shí)年当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克(kè)牛(niú)顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示(shì)了(le)宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律的(de)时候，他们就(jiù)会(huì)知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未知的天体通(tōng)过(guò)引力(lì)在摄动它(tā)的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发现都是(shì)应用万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)所取得重大天文成(chéng)就(jiù)的例(lì)子。但是(shì)这些发现都是(shì)在恒(héng)星系(xì)统的尺度(dù)当中(zhōng)，可当我们(men)上升到(dào)星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究(jiū)和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的(de)巨大星系团，这些星系被(bèi)引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测(cè)量星系团(tuán)的质(zhì)量一(yī)般会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量的(de)范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学的质量(liàng)"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个星(xīng)系的光度(dù)。

第(dì)二种是动力(lì)学质量的计算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的(de)各个(gè)星系相对于星系团(tuán)的运动(dòng)速度(dù)。当测量结(jié)果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发(fā)座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可(kě)见(jiàn)光(guāng)的形(xíng)式所存在(zài)，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星(xīng)系团中(zhōng)很(hěn)多星系的速度比理论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是(shì)无(wú)法将它(tā)们束缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分(fēn)的质量(liàng)。只是当时的人们对这样(yàng)的一(yī)种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的(de)恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中(zhōng)心越远的恒星(xīng)在(zài)其轨道上的运(yùn)行速(sù)度就会越慢(màn)。但是他们观测的结(jié)果却让(ràng)人感到不可(kě)思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距(jù)离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没有足够大(dà)的质量来吸(xī)引它们(men)，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了(le)。基(jī)于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释暗物质的(de)存在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴上距(jù)离(lí)星系(xì)中心(xīn)的距(jù)离，以及(jí)在(zài)Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认(rèn)为是(shì)由(yóu)暗(àn)物质(zhì)的力量(liàng)进入其中。

于(yú)是科学(xué)家(jiā)们通过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了(le)距离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们(men)的太(tài)阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第(dì)三(sān)悬臂之上(shàng)，距(jù)离(lí)银(yín)河系中(zhōng)心(xīn)2.6万(wàn)光年(nián)，根据(jù)万有(yǒu)引力(lì)定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度围绕银(yín)河(hé)系旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远远大于理论速度，那(nà)么(me)产生以上(shàng)这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多(duō)的研究(jiū)人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗物(wù)质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质(zhì)并(bìng)不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎(hū)没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多(duō)，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒星(xīng)数(shù)量却(què)只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星系必(bì)须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造(zào)成(chéng)这些(xiē)现象(xiàng)的(de)除了(le)暗物质的假说之外，另一(yī)种可能(néng)就是人(rén)类对引力的理解还(hái)不够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空间中的工作(zuò)方式(shì)是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互(hù)作用则(zé)是不(bù)同的(de)方(fāng)式。对于在星系(xì)团之间的(de)相互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们(men)需要对现在的物理(lǐ)定律进行(xíng)修(xiū)正(zhèng)，这些(xiē)发(fā)现也让(ràng)很(hěn)多(duō)人认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙当中还(hái)有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年(nián)的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞的(de)星系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部(bù)分的普通(tōng)质(zhì)量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的(de)时(shí)候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团(tuán)大部分(fēn)的(de)质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区域(yù)。那么我们通过什么来验证它的质量区域(yù)到(dào)底是(shì)不(bù)是集中在(zài)中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了(le)宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照片(piàn)，在照片中我们(men)可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么(me)问(wèn)题(tí)，而是这样极遥(yáo)远频繁梦见一个人是缘尽吗，频繁梦见一个人是不是缘尽的天(tiān)体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个质量超级(jí)巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的(de)东西的(de)引力(lì)，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发(fā)生了扭曲。这(zhè)个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效(xiào)应(yīng)。这个(gè)巨大(dà)的(de)天体可能(néng)是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗(àn)物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测(cè)的时候，发(fā)现它的大质(zhì)量(liàng)区(qū)域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直(zhí)接通过了(le)这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质存在的迄今(jīn)为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙空间背景(jǐng)上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色(频繁梦见一个人是缘尽吗，频繁梦见一个人是不是缘尽sè)的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相对(duì)较冷的区(qū)域，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的(de)温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景分离(lí)后的二值图像进行连通域(yù)提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需(xū)要(yào)的暗(àn)物质(zhì)大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要的(de)暗物(wù)质(zhì)比例(lì)是(shì)一致的。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多(duō)不同的(de)观测(cè)结果。而暗(àn)物质的本(běn)质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们(men)不(bù)参(cān)与(yǔ)任(rèn)何其(qí)他的电磁作用，只通(tōng)过引(yǐn)力来(lái)相互(hù)作用。所以如果能(néng)够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻(xún)找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不相(xiāng)同(tóng)。在(zài)过去的(de)几(jǐ)十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规(guī)物(wù)质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了(le)超过(guò)50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这个(gè)实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的(de)探测器，一直致力(lì)于寻找暗物(wù)质(zhì)粒子的(de)周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测(cè)到(dào)了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了(le)一(yī)个有趣的事情。探(tàn)测率会在(zài)每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低(dī)，而(ér)且(qiě)在(zài)20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类发(fā)现暗物质的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会产生周(zhōu)期(qī)性(xìng)的年度信号呢？刚才(cái)我们(men)讲了太阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银河系(xì)进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在以这样(yàng)的(de)速度在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中会(huì)产(chǎn)生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的(de)，而另外半年(nián)则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流(liú)最快的频繁梦见一个人是缘尽吗，频繁梦见一个人是不是缘尽时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况中，太阳(yáng)系(xì)相(xiāng)对银(yín)河系(xì)的平面(miàn)呈(chéng)现(xiàn)了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观(guān)测到的周期性(xìng)信号。当(dāng)然也(yě)可能有其他(tā)的情况，造成这(zhè)种年(nián)度周期(qī)信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分(fēn)、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客的(de)数量(liàng)也符合(hé)这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建(jiàn)立了(le)一个几乎(hū)相同的(de)实验室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在(zài)这里可以(yǐ)得(dé)到相同的信号(hào)，就可以成为(wèi)暗(àn)物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个(gè)实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新(xīn)的望(wàng)远镜，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗(àn)物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目(mù)以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的科(kē)学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究(jiū)发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这(zhè)一理论得到进(jìn)一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正在通过这样的(de)效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找到(dào)暗物质存在(zài)的(de)实际证据(jù)。那(nà)么(me)小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是(shì)我更新的动力！

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