宇宙是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科(kē)学无(wú)法解(jiě)释(shì)的(de)“暗物(wù)质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的证据，科学家们在(zài)过去的几十年当(dāng)中(zhōng)进行了超过50次(cì)的长期实(shí)验，但是(shì)却没有发现任何(hé)的有效证据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙陈万年教子文言文翻译注释和启示，文言文《陈万年教子》翻译中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符(陈万年教子文言文翻译注释和启示，文言文《陈万年教子》翻译fú)合万有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的(de)天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨(guǐ)道的异(yì)常，推算(suàn)并且发现了海王星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现都是应用(yòng)万(wàn)有引力定(dìng)律所取得重大天文成就(jiù)的例子(zi)。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理学(xué)家弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质(zhì)量一(yī)般会使用到两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就可以确定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各(gè)个星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于(yú)星系团(tuán)的运(yùn)动速(sù)度。当测量结果(guǒ)出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系的速(sù)度比理论上(shàng)要快得多(duō)，按(àn)照牛(niú)顿的(de)运动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可见星系(xì)的质(zhì)量所产(chǎn)生的(de)引力(lì)是(shì)无法将它们束(shù)缚在星系(xì)团内的，它们(men)早就应该被抛出(chū)星系团之(zhī)外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据(jù)着宇宙中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时(shí)的(de)人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是(shì)他们(men)观(guān)测的结果却让人感到(dào)不可思(sī)议。

随着与中心距(jù)离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星系当中如(rú)果没(méi)有足够(gòu)大的质量来(lái)吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科(kē)学(xué)家们(men)会使用一种相对(duì)标准的方法(fǎ)来解释暗(àn)物(wù)质的(de)存(cún)在，这种方法就是测(cè)量星系当(dāng)中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电(diàn)望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现它们的(de)旋(xuán)转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外(wài)，太阳(yáng)系(xì)位于银(yín)河系的第(dì)三悬臂之上，距离银(yín)河(hé)系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的(de)运行速(sù)度应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大于理论(lùn)速(sù)度，那么(me)产生以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速(sù)度(dù)的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看不到(dào)的物质，是(shì)这些暗物质的(de)引力效(xiào)应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多(duō)的研究人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗(àn)物质(zhì)的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系外恒星轨道(dào)的速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物质(zhì)的(de)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)释这个现象的原因。在(zài)一项新的(de)研(yán)究当(dāng)中，科学家们(men)发(fā)现，几乎(hū)没有引(yǐn)力(lì)效应(yīng)的遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系(xì)距离地(dì)球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不(bù)多，但是星系当中存(cún)在的恒星数量(liàng)却(què)只有(yǒu)银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该星系(xì)必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量(liàng)之后，发(fā)现星系中的恒星(xīng)运(yùn)动是可以(yǐ)用正常的物质和力(lì)学定律来解释的。那么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的(de)另一(yī)个大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的是(shì)，它的附近没有任(rèn)何星系(xì)存在(zài)。造(zào)成这些(xiē)现象(xiàng)的(de)除了暗物质的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是(shì)人(rén)类对(duì)引力的理解还不够(gòu)全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方式是(shì)不同的，这意(yì)味(wèi)着(zhe)在(zài)行(xíng)星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式运动。但(dàn)是上升(shēng)到(dào)星系和(hé)星(xīng)团的(de)尺度，引力之间的相互作用则是(shì)不(bù)同的方式(shì)。对于在(zài)星系团之间的(de)相互作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的(de)是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这个(gè)理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着我们需要对现在(zài)的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论就此终结。但是(shì)在(zài)宇宙当中还(hái)有关(guān)于暗物质存在的(de)其他的(de)理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证据(jù)是(shì)蒙德(dé)理论所没法解释的(de)“引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体的相互作用就(jiù)会导(dǎo)致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速(sù)度(dù)大幅(fú)降低(dī)。所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的(de)质量(liàng)将位(wèi)于(yú)所(suǒ)有这些气(qì)体(tǐ)所在的中间区域。那么我们(men)通过什么来验证(zhèng)它的质量区(qū)域到底是不(bù)是(shì)集(jí)中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空(kōng)望远镜传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在(zài)照(zhào)片中我(wǒ)们(men)可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的(de)形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了(le)什么问题，而(ér)是这样极(jí)遥(yáo)远的天体和我们地球上的观(guān)测者之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大的天(tiān)体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就(jiù)是(shì)引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量(liàng)的(de)黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的(de)时(shí)候，发现它(tā)的大(dà)质量(liàng)区域并不是在中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以最好的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团发生(shēng)全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并在(zài)两边(biān)形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最好的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各(gè)相同性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色(sè)的部分表示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分之一。

科学(xué)家们通过(guò)对前景背(bèi)景分离(lí)后(hòu)的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的，而随着(zhe)暗(àn)物质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度(dù)会减(jiǎn)小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测(cè)量(liàng)值，我们需(xū)要(yào)的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字(zì)与解(jiě)释星系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了(le)一个(gè)简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了(le)很多不同的(de)观测结果。而暗(àn)物质的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们(men)不参与任何其(qí)他的(de)电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数(shù)十种的假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒(lì)子所需要的(de)实验方式也不相同。在(zài)过去(qù)的几十(shí)年(nián)当中，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸(mō)不到，几乎(hū)不(bù)会与常规物质相互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性的(de)发(fā)现(xiàn)，除(chú)了一个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的(de)地(dì)下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个(gè)三(sān)层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一(yī)直致力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的(de)科学家声称(chēng)观测(cè)到了某种信(xìn)号。经过(guò)了20多年的(de)数(shù)据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是为什么暗(àn)物(wù)质会产生周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢(ne)？刚才我们讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过(guò)程中会产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对(duì)银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来解(jiě)释(shì)，研究人员们所观(guān)测到的(de)周期性信号。当然也(yě)可能有(yǒu)其他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至(zhì)连(lián)意(yì)大利游客(kè)的数量也(yě)符(fú)合这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的季节与之前(qián)的(de)实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果(guǒ)在(zài)这(zhè)里可以得(dé)到相同的信号，就可(kě)以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还无法提供(gōng)相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一(yī)台新(xīn)的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼(màn)太(tài)空望(wàng)远镜其中一(yī)个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探(tàn)测(cè)的结(jié)果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭(shì)目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)暗(àn)物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生(shēng)，或(huò)者说是(shì)生(shēng)命进化的(de)一个重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过(guò)这样的效应(yīng)创造(zào)生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的大前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得暗(àn)物(wù)质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动(dòng)力！

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