宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解(jiě)释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为(wèi)了(le)寻(xún)找暗物质存在(zài)的证据，科学(xué)家们在过去的几十(shí)年(nián)当中进(jìn)行(xíng)了超过50次(cì)的(de)长期实验(yàn)，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了(le)万(wàn)有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道出现异(yì)常，不符(fú)合万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过引(yǐn)力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且(qiě)发现了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重(zhòng)大天文(wén)成(chéng)就的例(lì)子。但是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当我们(men)上升到星系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹(zī)威基正在研(yán)究和测(cè)量(liàng)后发星(xīng)系团的(de)质(zhì)量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨(jù)大星系团，这些(xiē)星(xīng)系(xì)被引力束缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的(de)数据(jù)是测(cè)量各个(gè)星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中(zhōng)的(de)各个星系相对于星(xīng)系团的运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们(men)无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的(de)过(guò)程中，兹威基发现星(xīng)系团中(zhōng)很(hěn)多星(xīng)系的速度(dù)比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是无(wú)法将(jiāng)它们(men)束缚在(zài)星系团内(nèi)的(de)，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除(chú)非有一(yī)种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部(bù)分(fēn)不可见的暗质，它(tā)不(bù)发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它(tā)们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的(de)质量。只是当时的人(rén)们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才(cái)再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒(héng)星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会使(shǐ)用(yòng)一种相对(duì)标准的(de)方法来解(jiě)释(shì)暗(àn)物质的存在，这种方法就(jiù)是(shì)测(cè)量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果出(chū)现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是(shì)科学(xué)家们通过射电望远镜测量(liàng)了距离星系中心更(gèng)远距离(lí)的氢元(yuán)素，发现它们的(de)旋(xuán)转速(sù)度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系(xì)也不例外，太阳系(xì)位于银河(hé)系的第三(sān)悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进行(xíng)计(jì)算，太(tài)阳系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那(nà)么(me)产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加速(sù)度的原因很(hěn)可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚(jù)集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的研究人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质(zhì)的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在(zài)一项新的研究当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上的微小差(chà)异(yì)。另外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系(xì)不(bù)多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理(lǐ)论上，该(gāi)星系(xì)必须存在暗物质(zhì)，否则就(jiù)会(huì)分崩离(lí)析(xī)。但是科学家(jiā)们使用最(zuì)先(xiān)进的(de)望远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正常的(de)物质和力学定律来解释的(de)。那么(me)又(yòu)有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经(jīng)被附近(jìn)的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何(hé)星系存在。造成(chéng)这些(xiē)现象(xiàng)的(de)除了(le)暗物质的假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对引力的(de)理解还不够(gòu)全面，引力很可能在(zài)不49是质数还是合数为什么是奇数，49是质数还是合数为什么不是奇数同尺度空(kōng)间中(zhōng)的(de)工作方式(shì)是(shì)不同的，这意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们(men)的轨道，按(àn)照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用则是不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在(zài)数百万光年(nián)的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊(shū)的(de)效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立(lì)，这(zhè)意味着我(wǒ)们需要对现在的物(wù)理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发现也(yě)让很多(duō)人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光(guāng)年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成(chéng)，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分的普通(tōng)质量都在(zài)星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就(jiù)会(huì)导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系(xì)团大(dà)部分的质(zhì)量将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区域。那么我们(men)通过(guò)什么来(lái)验证它的质量(liàng)区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全(quán)彩的高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我们可(kě)以明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实(shí)这些(xiē)星(xīng)系本身并不(bù)是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测(cè)者之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的东西(xī)的引力(lì)，会使(shǐ)身(shēn)后更遥(yáo)远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力(lì)透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大(dà)的(de)天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们(men)对子弹星系(xì)团(tuán)观测的(de)时候，发现它(tā)的大质(zhì)量区域并不是在(zài)中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气(qì)体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的(de)引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今(jīn)为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古(gǔ)老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了各相同性的(de)微(wēi)波辐射(shè)。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际(jì)上(shàng)它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二值图像进行连通域提(tí)取和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这(zhè)样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐(fú)射的(de)测量(liàng)值(zhí)，我(wǒ)们(men)需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字(zì)与解释星(xīng)系当(dāng)中恒星运动所需要的(de)暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论(lùn)框架，就很好地解释(shì)了(le)很多(duō)不(bù)同的观测(cè)结(jié)果。而暗物(wù)质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类型的(de)粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗(àn)物质存在的(de)实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什(shén)么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出了(le)数(shù)十种的(de)假想目标，而要(yào)寻(xún)找这些不(bù)同的目标粒(lì)子所需(xū)要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过(guò)50次的实验，却没有任何实质性的发(fā)现(xiàn)，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山(shān)脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高(gāo)的(de)探测器，一直(zhí)致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家(jiā)声称观测到了某种信号(hào)。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样。一些科学家(jiā)认(rèn)为这可能是(shì)人类发现暗物(wù)质的(de)第一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性的(de)年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太(tài)阳系正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移(yí)动，那么如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会(huì)产生相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳(49是质数还是合数为什么是奇数，49是质数还是合数为什么不是奇数yáng)的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方(fāng)向正好(hǎo)达到完全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上(shàng)地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在实际的(de)情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平(píng)面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人(rén)员们所观(guān)测到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他(tā)的情(qíng)况，造(zào)成这种年(nián)度周(zhōu)期信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客(kè)的数量也(yě)符合(hé)这个周期的(de)规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们(men)又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里(lǐ)的季节与之前(qián)的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第(dì)一个(gè)实(shí)验室是一样的。

因(yīn)此，如(rú)果在这里(lǐ)可以得(dé)到相(xiāng)同的信号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的非常有力的(de)证据(jù)了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目(mù)前(qián)还无(wú)法提(tí)供相应的数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新(xīn)的望远镜，这(zhè)台(tái)太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)叫(jiào)做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个(gè)关(guān)键的用途就是(shì)探(tàn)索暗物质(zhì)背(bèi)后(hòu)的(de)奥(ào)秘，对于探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子(zi)天体(tǐ)物理(lǐ)中心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们(men)极有可能拥(yōng)有另(lìng)一(yī)种神秘(mì)的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的(de)暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这些推论的大(dà)前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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