宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释(shì)的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是什(shén)么？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质存在(zài)的证据，科学家们在过去的几十(shí)年当中(zhōng)进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何(hé)的有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的几百年(nián)来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时(shí)候(hòu)，他们就会知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应(yīng)用万有引力定律(lǜ)所取得重大(dà)天文成就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当(dāng)我(wǒ)们上(shàng)升(shēng)到星系或(huò)者是星团的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量(liàng)后发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是(shì)一个由数千个(gè)星系所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)的巨大星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)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"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二(èr)种是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系(xì)相对于星系团的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们(men)无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系团中很多(duō)星(xīng)系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无(wú)法将它们束缚在星系(xì)团内的(de)，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之(zhī)外了(le)，除非有一种神(shén)秘(mì)的力量在(zài)起(qǐ)作用(yòng)，这(zhè)种力量(liàng)来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提出了(le)这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质量。只是(shì)当(dāng)时的人(rén)们(men)对(duì)这样的(de)一种说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一(yī)次出现。天(tiān)文(wén)学家(jiā)维(wéi)拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的(de)结(jié)果却让人感到(dào)不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星系当(dāng)中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一(yī)种相对标准的方法来(lái)解(jiě)释暗物质的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的(de)旋转速度(dù)并不符合牛顿的(de)力学定律。我(wǒ)们(men)的太阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度(dù)远远大于理论(lùn)速(sù)度(dù)，那(nà)么(me)产生(shēng)以上这种向(xiàng)心加速度(dù)的原因很(hěn)可能就是(shì)存在着一种我们看不(bù)到的(de)物质，是这些(xiē)暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这个现象的原(yuán)因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们(men)发(fā)现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系不(bù)多，但是星(xīng)系当中存在(zài)的(de)恒星(xīng)数(shù)量(liàng)却只有银(yín)河(hé)系的(de)千分(fēn)之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星系(xì)必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家(jiā)们使用最先进(jìn)的(de)望远镜对(duì)其进行了40个(gè)小时(shí)的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物(wù)质(zhì)和力学定律来解释的。那么(me)又有人提出(chū)，也许该(gāi)星(xīng)系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的(de)另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近没(méi)有任何星系(xì)存在。造(zào)成这些现象的除了暗物(wù)质的(de)假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可能(néng)就(jiù)是人类对引力的理解还(hái)不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星(xīng)团的(de)尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的相互(hù)作用则(zé)是不同的方式(shì)。对于在星系团(tuán)之间的(de)相(xiāng)互(hù)作用(yòng)，科学家(jiā)还(hái)引入了外部场(chǎng)效应(yīng)的(de)概念，指的(de)是(shì)在数(shù)百万光年(nián)的规模上，巨(jù)大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的(de)效(xiào)果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我们需(xū)要对现在(zài)的物理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认(rèn)为暗物(wù)质(zhì)假说(shuō)理论就(jiù)此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体(tǐ)的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用就(jiù)会导致温度(dù)的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质(zhì)量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨(jù)大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是(shì)真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们(men)地球上的观测者之(zhī)间。被(bèi)一个质(zhì)量超(chāo)级(jí)巨(jù)大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的(de)解释方(fāng)法(fǎ)就是(shì)当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气(qì)体被卡在了(le)中间，暗(àn)物质(zhì)则直接通(tōng)过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力(lì)透镜研究(jiū)也被(bèi)认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经过了(le)130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中红(hóng)色的(de)部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷(lěng)的区域(yù)，但实际(jì)上(shàng)它(tā)们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二(èr)值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提取和标记(jì)之后发现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看(kàn)起来不(bù)应该是这(zhè)样的，而(ér)随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度(dù)会(huì)减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景辐射(shè)的测量值，我们(men)需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例是一致(zhì)的(de)。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不同的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不(bù)同(tóng)的目(mù)标粒子所需(xū)要的进退维谷的意思解释，进退维谷的意思和造句实验方式也(yě)不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常(cháng)规(guī)物质相互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学(xué)实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼(lóu)高的探测(cè)器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在(zài)11月降到最(zuì)低，而且在20年(nián)当中每年都(dōu)是一(yī)样(yàng)。一些科学家认为这可能(néng)是人(rén)类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们也(yě)在以(yǐ)这样的速度在穿越(yuè)着暗(àn)物质流(liú)，这个过程中会产生相应(yīng)的(de)振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达(dá)到了(le)最(zuì)慢(màn)值(zhí)。尽管在(zài)实际(jì)的情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银河(hé)系的平(píng)面呈现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并不影响这个理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周(zhōu)期(qī)性信(xìn)号。当然也可能有其(qí)他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度周期(qī)信(xìn)号的差(chà)异(yì)也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游客的(de)数量也符合这(zhè)个周期的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实(shí)验室正(zh进退维谷的意思解释，进退维谷的意思和造句èng)好(hǎo)相反(fǎn)，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流的运动(dòng)特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在(zài)的非常有力的证(zhèng)据了。但是(shì)由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截(jié)至目(mù)前还无法提供相应的数(shù)据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪(yí)器提供的视野(yě)是哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关(guān)键的用途就是探(tàn)索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的(de)结(jié)果，我们只能(néng)拭目以待了(le)。费米实(shí)验室(shì)粒(lì)子天体物(wù)理中心(xīn)的科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是生命进化(huà)的一个重(zhòng)要因(yīn)素(sù)。

如(rú)果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙当中的(de)暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样(yàng)的(de)效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不(bù)存在(zài)呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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