宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证(zhèng)据(jù)，科(kē)学(xué)家们在过去(qù)的(de)几十年当(dāng)中(zhōng)进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的(de)长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的(de)自(zì)然哲学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的(de)规律。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当天(tiān)文学家们(men)发现某些(xiē)天(tiān)体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知(zhī)的天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了(le)海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万有引力(lì)定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在(zài)恒(héng)星系统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的(de)物(wù)理学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和测量后发星系(xì)团(tuán)的(de)质(zhì)量。这是一个(gè)由数千个(gè)星系(xì)所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团的质量一般会(huì)使用到(dào)两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量各(gè)个(gè)星系(xì)的光度。

第二(èr)种是(shì)动(dòng)力(lì)学质量的(de)计(jì)算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测(cè)量星(xīng)系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者(zhě)说(shuō)这(zhè)99%的质量(liàng)并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系的(de)速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的(de)引力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在(zài)星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维基提出(chū)了这样部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、韩国为何全民疯狂炒股，韩国为什么这么多人炒股反(fǎn)射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的(de)一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学(xué)家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中(zhōng)心越远的(de)恒星在其轨道上的运(yùn)行速(sù)度(dù)就会越慢(màn)。但是(shì)他们观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会(huì)使用一种相对标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗物质(zhì)的存(cún)在(zài)，这种方法就是测量(liàng)星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果(guǒ)出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的(de)力量(liàng)进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测(cè)量(liàng)了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据(jù)万有(yǒu)引(yǐn)力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个实(shí)际(jì)速度远远大于(yú)理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的(de)引力(lì)效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究人(rén)员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学(xué)家根(gēn)据星系(xì)外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学家还发现(xiàn)了一(yī)个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大(dà)小和银河系不多，但是(shì)星系(xì)当中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒星(xīng)数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在(zài)暗物(wù)质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的(de)详(xiáng)细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒(héng)星运(yùn)动是可以用正常的物质和力(lì)学定(dìng)律来(lái)解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附(fù)近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的(de)除了暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对(duì)引力(lì)的(de)理解(jiě)还(hái)不够全面，引力(lì)很可能在(zài)不(bù)同(tóng)尺度空间(jiān)中的(de)工(gōng)作(zuò)方式是不(bù)同的，这(zhè)意味着在行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团的尺(chǐ)度，引力(lì)之(zhī)间的(de)相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了(le)外部场效(xiào)应的(de)概念(niàn)，指的是(shì)在数百(bǎi)万光(guāng)年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这(zhè)意味着我(wǒ)们(men)需要对现在(zài)的物理定(dìng)律进(jìn)行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗(àn)物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙(méng)德理论所没(méi)法解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光年的(de)子(zi)弹星系(xì)团，由两(liǎng)个(gè)碰(pèng)撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的(de)星团，它们大(dà)部分的(de)普通质量(liàng)都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的(de)质量将(jiāng)位于所有这些(xiē)气体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那(nà)么(me)我(wǒ)们(men)通过什(shén)么来(lái)验证它的(de)质量区域到底是不是(shì)集中在中间呢(ne)？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的(de)形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不是韩国为何全民疯狂炒股，韩国为什么这么多人炒股真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这样极(jí)遥(yáo)远的天体和我们地球(qiú)上的观测者(zhě)之间。被一个(gè)质量超级(jí)巨(jù)大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个超大(dà)质(zhì)量(liàng)的东西(xī)的(de)引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是(shì)超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是暗(àn)物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以(yǐ)最(zuì)好的解(jiě)释方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是(shì)当星团(tuán)发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜(jìng)研(yán)究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的(de)光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部(bù)分表(biǎo)示温(wēn)度(dù)较高的(de)区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的(de)区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形看起来不(bù)应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗(àn)物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释星(xīng)系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架(jià)，就(jiù)很好地(dì)解(jiě)释了很(hěn)多不同的(de)观测结果(guǒ)。而暗(àn)物质的本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)存(cún)在(zài)着某种类型的粒子，它们(men)不参(cān)与任何其他的电磁(cí)作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就(jiù)相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么(me)？科学家们已经提(tí)出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去的(de)几十年当中，人类(lèi)为了寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物(wù)质(zhì)相互作用的(de)“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次(cì)的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意(yì)大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上最大的(de)地学实(shí)验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的(de)周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科学家声(shēng)称观测到了(le)某(mǒu)种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的(de)数据收集，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的(de)事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一(yī)样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这可能是人类(lèi)发现暗(àn)物质的第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会产生(shēng)周期性的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进行移(yí)动(dòng)，那(nà)么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个(gè)过程中(zhōng)会产(chǎn)生(shēng)相(xiāng)应的(de)振(zhèn)荡(dàng)，同(tóng)时(shí)地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环绕银(yín)河(hé)系的方向是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候(hòu)，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方(fāng)向正好达到(dào)完全一(yī)致(zhì)，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的(de)时(shí)段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相对(duì)银河系(xì)的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响这个(gè)理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解释(shì)，研(yán)究(jiū)人员(yuán)们(men)所观(guān)测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也可能有其他(tā)的情况，造(zào)成这种年度周期信号的(de)差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的(de)数量(liàng)也符合这(zhè)个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又在南半球(qiú)建立了(le)一个几乎(hū)相(xiāng)同(tóng)的实验室，这里的(de)季节与之(zhī)前(qián)的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的(de)运动(dòng)特征和第(dì)一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这(zhè)里可以得(dé)到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在(zài)的非常有力(lì)的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还无(wú)法提(tí)供相应的数(shù)据(jù)支持。另(lìng)外(wài)，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它(tā)的(de)宽视场(chǎng)仪器(qì)提供的视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个(gè)关键的用途就(jiù)是探索暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结(jié)果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心(xīn)的(de)科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一(yī)理论得到进(jìn)一步的证实(shí)，那么遍(biàn)布(bù)宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人(rén)类(lèi)并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物(wù)质正在(zài)通过(guò)这样的效应(yīng)创(chuàng)造生(shēng)命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存(cún)在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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