宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的(de)？为何会存(cún)在(zài)科(kē)学无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有发现任何的(de)有效证据。除了一个地(dì)方(fāng)，在(zài)1687年出版的自(zì)然(rán)哲学(xué)数学原(yuán)理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未(wèi)知的(de)天(tiān)体(tǐ)通(tōng)过引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发(fā)现都(dōu)是(shì)应用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大(dà)天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系统(tǒng)的(de)尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星(xīng)系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测量后发(fā)星系团的(de)质(zhì)量。这(zhè)是一个由(yóu)数千个星系所组成的(de)巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星系(xì)被(bèi)引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测量星系团的(de)质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得(dé)其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光(guāng)度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的各个星系(xì)相对(duì)于星系团的运动速度(dù)。当测(cè)量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是(shì)“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的质量消失(shī)了(le)，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见光的形式(shì)所存在(zài)，我们无法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测(cè)量速度的过(guò)程中，兹(zī)威(wēi)基(jī)发现(xiàn)星(xīng)系(xì)团中很多星系的速(sù)度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚在(zài)星(xīng)系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出(chū)星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这(zhè)种力量(liàng)来(lái)源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们(men)对这样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再一(yī)次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在(zài)其(qí)轨道(dào)上的运行速(sù)度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎(hū)保持不变。可是根(gēn)据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星系当中(zhōng)如果没有足(zú)够大的质量(liàng)来吸引它们(men)，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了(le)。基于(yú)这(zhè)种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用一(yī)种相对标(biāo)准的(de)方(fāng)法来(lái)解释暗(àn)物质的存(cún)在，这(zhè)种方法(fǎ)就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现异常的结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜(jìng)测(cè)量(liàng)了距(jù)离星系中心更远距离(lí)的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距(jù)离(lí)银河系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系(xì)旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因很可能(néng)就是存在(zài)着一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星(xīng)系(xì)聚(jù)集(jí)在了一(yī)起(qǐ)。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的(de)研(yán)究人员开始相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系(xì)当(dāng)中暗物质的(de)质量占(zhàn)整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以解(jiě)释这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一(yī)项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也(yě)会出现(xiàn)速(sù)度上的微小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不(bù)多，但是星系当中存(cún)在(zài)的恒星数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系必须存(cún)在暗(àn)物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对(duì)其(qí)进(jìn)行了40个(gè)小时(shí)的详细测量之后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质(zhì)和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的(de)是(shì)，它的(de)附近没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造(zào)成这(zhè)些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质(zhì)的假说(shuō)之外，另(lìng)一种可(kě)能(néng)就是(shì)人(rén)类对引(yǐn)力的(de)理解还不够全(quán)面，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度(dù)空间中(zhōng)的工(gōng)作方式是不同的，这意(yì)味着(zhe)在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式(shì)运动。但(dàn)是上升到星(xīng)系(xì)和星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入(rù)了(le)外(wài)部场效应的概念，指的(de)是在数(shù)百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之(zhī)间会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在(zài)的物理定律进(jìn)行修(xiū)正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗(àn)物质假说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还(hái)有(yǒu)关于暗(àn)物(wù)质存(cún)在的(de)其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们大部分(fēn)的普通质量(liàng)都在星系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的相互(hù)作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质(zhì)量(liàng)区域到底是不(bù)是集中在中间(jiān)呢(ne)？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大的形遭天谴什么意思，天谴什么意思解释变。其实这些星系本(běn)身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题(tí)，而是这样极遥(yáo)远的天体和我(wǒ)们地球上的(de)观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超(chāo)大质(zhì)量的(de)黑(hēi)洞或(huò)者是(shì)暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子(zi)弹星系(xì)团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测到的质量气体(tǐ)被(bèi)卡在了(le)中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的引力透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的(de)迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自(zì)宇宙当中最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了各相同性的微波辐射(shè)。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高(gāo)的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过对(duì)前景背(bèi)景分离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和标(biāo)记之后发(fā)现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量(liàng)值(zhí)，我们需(xū)要的暗物(wù)质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需(xū)要的暗(àn)物(wù)质比例是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了(le)一(yī)个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就很好地解释(shì)了很多不(bù)同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来相互(hù)作用。所(suǒ)以如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)的存(cún)在(zài)，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实(shí)际证据(jù)。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什(shén)么？科(kē)学(xué)家们(men)已经提出了数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而(ér)要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的目标粒(lì)子所(suǒ)需(xū)要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球(qiú)上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼(lóu)高的(de)探(tàn)测器(qì)，一(yī)直致力于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学(xué)家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数(shù)据收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣(qù)的事情。探(tàn)测(cè)率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一(yī)样。一些(xiē)科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物(wù)质的第(dì)一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗(àn)物质会(huì)产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太(tài)阳系正在(zài)以220公里/秒的速度(dù)围绕(rào)着银河(hé)系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗(àn)物(wù)质流(liú)，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时(shí)间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是(shì)一(yī)致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达到完全一致，这(zhè)是理(lǐ)论上(shàng)地球(qiú)穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其(qí)他的情况，造成这种年(nián)度(dù)周期信号的差异也可(kě)能(néng)是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季(jì)节与之前(qián)的实验室正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和(hé)第(dì)一个实验室是一样的(de)。

因遭天谴什么意思，天谴什么意思解释此，如果在这(zhè)里可以得(dé)到相同的信(xìn)号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质所存在的非常有力(lì)的证据(jù)了。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还无法(fǎ)提供相应的数据(jù)支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望(wàng)远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器(qì)提供的视(shì)野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其(qí)中(zhōng)一个关键的(de)用途(tú)就是探索暗物质(zhì)背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它(tā)们(men)极有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得(dé)到进一步的(de)证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质(zhì)会不(bù)会意味着人(rén)类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的(de)动力！

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