宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的(de)“暗(àn)物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质存在(zài)的证据，科学家们在过去的(de)几十(shí)年当中进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却(què)没有发现任何的有(yǒu)效证据。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自然哲学数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它(tā)揭示了(le)宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并且(qiě)发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是(shì)这些发现(xiàn)都是(shì)在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺(chǐ)度(dù)，事(shì)情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发星系(xì)团(tuán)的质(zhì)量(liàng)。这(zhè)是一个由数千个星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量(liàng)星系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两种方法(fǎ)结(jié)果一致，就可(kě)以确定其质量的范围(wéi)。

第一(yī)种是获得其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要的数据是测(cè)量各(gè)个星系的(de)光(guāng)度(dù)。

第二(èr)种(zhǒng)是(shì)动力学质量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系团的(de)运(yùn)动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来(lái)之后(hòu)，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了(le)，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们(men)无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运(yùn)动(dòng)学(xué)定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它(tā)们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的力(lì)量(liàng)在起作用，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分(fēn)不可(kě)见的暗(àn)质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人(rén)们对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速(sù)度(dù)就会越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果却让人感(gǎn)到不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中心距离的(de)增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持不变。可是根(gēn)据牛(niú)顿(dùn)的万有引力(lì)定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质(zhì)量来吸(xī)引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象(xiàng)，科学家(jiā)们(men)会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系(xì)当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的(de)距离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的(de)氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不符合牛(niú)顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那(nà)么产生(shēng)以上这(zhè)种向心加速度(dù)的原(yuán)因很可能就(jiù)是(shì)存在(zài)着一种我(wǒ)们看不到(dào)的物质(zhì)，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物(wù)质(zhì)的存在。科学家根(gēn)据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗(àn)物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在(zài)一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也会出现速度上的(de)微小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现了一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒星数(shù)量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以在理论(lùn)上，该星(xīng)系必(bì)须(xū)存在(zài)暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使用最(zuì)先(xiān)进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其(qí)进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的物质(zhì)和力学(xué)定律来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没有任何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现(xiàn)象的除了(le)暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力的理解还(hái)不(bù)够(gòu)全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度(dù)中的(de)天体会沿着(zhe)它(tā)们(men)的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解(jiě)的(de)方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用(yòng)则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学家还引入了(le)外部(bù)场(chǎng)效应的概念(niàn)，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会(huì)产生对(duì)彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这(zhè)意(yì)味着我们需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让(ràng)很(hěn)多人认为(wèi)暗物(wù)质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于暗物质(zhì)存在的(de)其他的(de)理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系(xì)团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大(dà)部分的普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部(bù)分(fēn)的(de)质量将位于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在的(de)中(zhōng)间区域。那么我们通过什么(me)来(lái)验证它的质量(liàng)区域(yù)到底(dǐ)是不是集(jí)中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩的(de)高(gāo)清照片(piàn)，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系(xì)似(shì)乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形变。其实(shí)这些星系本(běn)身(shēn)并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦(wéi)伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远的(de)天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨(jù)大的(de)天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个(gè)超大质量的东西(xī)的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发(fā)现它的(de)大质量(liàng)区域并不(bù)是在(zài)中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气(qì)体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引(yǐn)力透镜研(yán)究(jiū)也被认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下(xià)了各(gè)相(xiāng)同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的(de)二(èr)值(zhí)图像(xiàng)进行连(lián)通域提(tí)取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗(àn)物(wù)质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射(shè)的测量(liàng)值，我们需要的暗物(wù)质大(dà)约(yuē)是(shì)普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字与解(jiě)释(shì)星系当中(zhōng)恒(héng)星运(yùn)动所需要的(de)暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致的(de)。这就意味着(zhe)。

用了一个(gè)简单(dān)的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于找到了暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十种的(de)假想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这些不同的目标(biāo)粒(lì)子所需要的实验方式也(yě)不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会(huì)与(yǔ)常规(guī)物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行了超过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观(guān)测到了(le)某种信(xìn)号。经过了(le)20多年的(de)数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发(fā)现暗物(wù)质的第一(yī)个直接证据。

但是为什(shén)么暗物(wù)质会(huì)产生周(zhōu)期性的(de)年度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的(de)速度围(wéi)绕着银(yín)河系进行(xíng)移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也在以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕(rào)太阳(yáng)进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年的时(shí)间(jiān)，地球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向与太(tài)阳环绕银河系的(de)方向是一(yī)致的，而(ér)另外(wài)半(bàn)年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致(zhì)，这(zhè)是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了(le)最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的(de)情况中，太阳系相对(duì)银河(hé)系的平(píng)面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不影响这(zhè)个理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可以用来(lái)解释，研究(jiū)人(rén)员(yuán)们(men)所观测(cè)到(dào)的周期性信(xìn)号。当然(rán)也可(kě)能有其(qí)他的情况，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号的(de)差(chà)异也(yě)可能是(shì)温度、湿(shī)度、土壤中的水(shuǐ)分、高山(shān)上(shàng)的积雪匚字旁的字有哪些，区字旁的字(xuě)，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合(hé)这个周期的(de)规律(lǜ)。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南(nán)半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室(shì)，这里的季节与之前的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到(dào)相同(tóng)的(de)信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存(cún)在(zài)的(de)非常(cháng)有力的(de)证(zhèng)据了。但(dàn)是由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法提(tí)供相(xiāng)应的(de)数(shù)据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的(de)结果，我们(men)只(zhǐ)能拭(shì)目以(yǐ)待了(le)。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物(wù)理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极(jí)有(yǒu)可能(néng)拥有另一(yī)种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进化的(de)一个(gè)重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实(shí)，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意味(wèi)着人类(lèi)并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的(de)效应(yīng)创(chuàng)造生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前(qián)提是(shì)要先(xiān)找(zhǎo)到暗匚字旁的字有哪些，区字旁的字(àn)物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请(qǐng)点赞，你的(de)支持是(shì)我更新(xīn)的动力！

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