宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科学无法解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却(què)没(méi)有发现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的(de)规律。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定(dìng)律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动(dòng)它(tā)的轨(guǐ)道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中(zhōng)，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系(xì)团的质量一般会(huì)使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以确定(dìng)其质量的(de)范(fàn)围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是(shì)动(dòng)力学质量的计(jì)算，是利(lì)用光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系(xì)团(tuán)中的(de)各个星(xīng)系(xì)相对于(yú)星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质(zhì)量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团中(zhōng)很(hěn)多星系(xì)的(de)速度(dù)比理论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它(tā)们束缚在(zài)星系团(tuán)内的(de)，它们早就应该被抛(pāo)出星(xīng)系(xì)团之外(wài)了，除非(fēi)有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力(lì)量在(zài)起作用(yòng)，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形(xíng)的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们对这(zhè)样的一(yī)种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来(lái)说(shuō)，距(jù)离(lí)中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根据(jù)牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释(shì)暗物质的存(cún)在(zài)，这种方法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为是由暗(àn)物质的(de)力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过(guò)射电望(wàng)远镜测量了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的(de)太阳系也不例(lì)外(wài)，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算(suàn)，太阳系(xì)的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系(xì)正在(zài)以220千米(mǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河(hé)系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速度(dù)的原因很可能就是存在(zài)着(zhe)一种(zhǒng)我们(men)看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也是(shì)从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多(duō)的研究人员开(kāi)始(shǐ)相(xiāng)信暗物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根(gēn)据星系(xì)外(wài)恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解(jiě)释(shì)这(zhè)个现象的原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也(yě)会出现速度(dù)上的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多(duō)，但是星系当中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒星(xīng)数量却只有银河系的千(qiān)分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就(jiù)会分崩离析。但是科(kē)学(xué)家们使用最(zuì)先进(jìn)的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)对其进(jìn)行了(le)40个(gè)小时的详细测量之后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了(le)暗物质的假说之外，另(lìng)一种可(kě)能就是(shì)人类对(duì)引力(lì)的理解还(hái)不够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不(bù)同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作方式(shì)是(shì)不(bù)同的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿(yán)着它(tā)们的(de)轨道(dào)，按照我们(men)所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之(zhī)间的(de)相互(hù)作(zuò)用则是不同的方式(shì)。对于在星(xīng)系团之(zhī)间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光(guāng)年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊(shū)的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味(wèi)着我们需要对现(xiàn)在的物(wù)理(lǐ)定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论证据是蒙(méng)德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的(de)星团，它们(men)大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都在(zài)星系(xì)的气体当(dāng)中。当星(xīng)团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会(huì)导致(zhì)温度(dù)的(de)急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在的中间(jiān)区域。那么(me)我们通(tōng)过什么来(lái)验证它的质量区域(yù)到底是不(bù)是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传(chuán)回(huí)了(le)宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们(men)可以(yǐ)明显地看到很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉(lā)伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些星系本身(shēn)并不是(shì)真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么(me)问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的(de)观测(cè)者(zhě)之间(jiān)。被一个质量超级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力(lì)，会使身后(hòu)更(gèng)遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发(fā)现它(tā)的大质(zhì)量(liàng)区(qū)域(yù)并不(bù)是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是(shì)当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被卡在了(le)中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接通过了(le)这个(gè)区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最(zuì)好的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景(jǐng)上(shàng)留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分(fēn)表示温(wēn)度(dù)较高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的温差(chà)只(zhǐ)有万(wàn)分之(zhī)一(yī)。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离后的二值图(tú)像进行连通域(yù)提取和(hé)标记之(zhī)后(hòu)发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的(de)，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的(de)5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星(xīng)系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的(de)。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了(le)一个简单的(de)理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解(jiě)释(shì)了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们(men)不参与任(rèn)何(hé)其他的电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相(xiāng)互(hù)作用。所以如果能够(gòu)找到(dào)这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已(yǐ)经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒(lì)子所需(xū)要的实验方式(shì)也不相同(tóng)。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经(jīng)进行了超(chāo)过(guò)50次的实验，却(què)没(méi)有(yǒu)任何实质性的(de)发现，除了(le)一个(gè)地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的地学(xué)实验(yàn)室(shì)，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高(gāo)的探测器(qì)，一直王宝强学历，王宝强不是84年的吗(zhí)致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观(guān)测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的(de)数据收集，人(rén)们发现了(le)一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学(xué)家(jiā)认为这可能(néng)是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗(àn)物质(zhì)会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移(yí)动，那么如果暗物质存(cún)在(zài)宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我们也在(zài)以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应的(de)振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的，而(ér)另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地球与太(tài)阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰(qià)好达(dá)到(dào)了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管(guǎn)在(zài)实际(jì)的情况中(zhōng)，太(tài)阳系(xì)相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响这(zhè)个理论的有效性(xìng)。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人员们(men)所(suǒ)观(guān)测到的周期性信(xìn)号。当然也(yě)可(kě)能(néng)有其(qí)他的情况(kuàng)，造成这种年度周期(qī)信号(hào)的差异也(yě)可能是温度、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在(zài)南半球建(jiàn)立了一(yī)个(gè)几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室(shì)正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的(de)。

因此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可以得到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存(cún)在的非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室(shì)刚刚(gāng)建成不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽(kuān)视(shì)场(chǎng)仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷王宝强学历，王宝强不是84年的吗斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索暗(àn)物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子(zi)天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们极(jí)有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意(yì)味着人类并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效(xiào)应创造生命。当然，这(zhè)些推论的(de)大前提是要先找到暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据(jù)。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我(wǒ)更新(xīn)的(de)动力！

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