宇(yǔ)宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗(àn)物质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在过(guò)去的几(jǐ)十年当中进行了(le)超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却没(méi)有发现任何的(de)有(yǒu)效证(zhèng)据。除(chú)了(le)一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃(āi)萨(sà)克(kè)牛顿发表了(le)万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天(tiān)体运动的规律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学(xué)家们发现某些天体运行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存(cún)在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发(fā)现都是(shì)应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是(shì)这些发(fā)现都是在(zài)恒(héng)星系(xì)统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的(de)尺(chǐ)度，事(shì)情就(jiù)开始变得(dé)家里可以养菊花吗吉利吗，菊花放家里是否不吉利诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗(fú)里茨兹威基(jī)正在研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结(jié)果一致，就(jiù)可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量(liàng)星(xīng)系(xì)团(tuán)中的各个星(xīng)系相对(duì)于(yú)星系团的运(yùn)动(dòng)速度(dù)。当测量结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着(zhe)，后发(fā)座星(xīng)系(xì)团(tuán)有99%的(de)质量消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见光(guāng)的(de)形式所(suǒ)存(cún)在(zài)，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系(xì)的(de)质量所产生的(de)引力是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外(wài)了，除非有一(yī)种神秘的力(lì)量在起(qǐ)作用，这种力(lì)量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人(rén)们(men)对这样的一(yī)种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个(gè)词才再(zài)一次出现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来说，距(jù)离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨道上的运行(xíng)速度(dù)就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结(jié)果却让人感到不可(kě)思(sī)议(yì)。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度(dù)几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系(xì)当中如(rú)果没有足(zú)够大的(de)质量来(lái)吸引它(tā)们(men)，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学(xué)家们会使用一种(zhǒng)相对标(biāo)准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星(xīng)系(xì)当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质(zhì)的(de)力量进入其(qí)中。

于(yú)是科学(xué)家(jiā)们通过射(shè)电(diàn)望远镜测(cè)量了距离(lí)星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的(de)太(tài)阳系也不(bù)例外，太(tài)阳(yáng)系位于银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度(dù)应该是160千米/秒，但家里可以养菊花吗吉利吗，菊花放家里是否不吉利实(shí)际(jì)上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很(hěn)可(kě)能(néng)就(jiù)是存在(zài)着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这(zhè)些(xiē)暗物(wù)质的(de)引力效(xiào)应(yīng)将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科学家根据(jù)星(xīng)系(xì)外(wài)恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质(zhì)的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文学(xué)家(jiā)还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银(yín)河系的千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科(kē)学(xué)家们(men)使(shǐ)用最先进的(de)望(wàng)远镜对其进(jìn)行了40个(gè)小时的(de)详细(xì)测量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力(lì)学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有(yǒu)任何(hé)星系存在(zài)。造成这些(xiē)现象的除(chú)了暗(àn)物(wù)质的假说之(zhī)外，另一种可(kě)能就(jiù)是人类对(duì)引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的工(gōng)作方式是(shì)不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理(lǐ)解(jiě)的方(fāng)式运动。但(dàn)是(shì)上(shàng)升到(dào)星系和(hé)星团的(de)尺度(dù)，引(yǐn)力(lì)之(zhī)间的相互作用(yòng)则(zé)是不(bù)同的方(fāng)式(shì)。对于(yú)在星系团之(zhī)间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这(zhè)个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着(zhe)我们(men)需要对(duì)现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为(wèi)37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普(pǔ)通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的(de)相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分(fēn)的质量将位于所(suǒ)有(yǒu)这(zhè)些气(qì)体所在的(de)中(zhōng)间(jiān)区域(yù)。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是(shì)集(jí)中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是(shì)真的(de)被扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是(shì)这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的(de)观(guān)测者之(zhī)间。被一(yī)个质(zhì)量超(chāo)级巨大(dà)的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的(de)引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生了(le)扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大(dà)质(zhì)量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系(xì)团观测的(de)时候(hòu)，发现它的大质量(liàng)区(qū)域(yù)并不是(shì)在(zài)中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法就是当星团发生全部(bù)的(de)碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成(chéng)了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究(jiū)也(yě)被认为(wèi)是暗物(wù)质存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在(zài)宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温度较高(gāo)的(de)区域(yù)，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对(duì)较冷的区(qū)域，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前(qián)景(jǐng)背景分离后(hòu)的二值(zhí)图像进(jìn)行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不应该是这(zhè)样的(de)，而随着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星(xīng)系(xì)当中恒(héng)星(xīng)运动所需要(yào)的暗(àn)物(wù)质比例是一(yī)致的(de)。这就意(yì)味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质的本(běn)质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到(dào)这(zhè)种粒子的存在(zài)，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒(lì)子到底是什(shén)么(me)？科(kē)学家们已经提出了数(shù)十(shí)种的假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的(de)目标(biāo)粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸不到，几乎不(bù)会(huì)与常规物质相互作用(yòng)的(de)“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已经进行了超过50次的(de)实验，却没(méi)有任何(hé)实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶(lì)属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地(dì)球上最(zuì)大(dà)的地(dì)学实验室，这个实(shí)验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了(le)20多年(nián)的数据收集(jí)，人们发现了一(yī)个有趣的(de)事情。探(tàn)测(cè)率会(huì)在每(měi)年的6月份(fèn)达(dá)到(dào)峰值，然后在11月降到(dào)最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些(xiē)科学家认(rèn)为(wèi)这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个(gè)直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物(wù)质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)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移动，那么(me)如果暗(àn)物(wù)质存在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着我们也(yě)在以(yǐ)这(zhè)样(yàng)的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的(de)方(fāng)向(xiàng)与太(tài)阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是(shì)一致的，而(ér)另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地(dì)球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河(hé)系的(de)平(píng)面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测(cè)到的周期(qī)性信号(hào)。当(dāng)然也(yě)可能(néng)有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周期信(xìn)号的(de)差异也(yě)可能是温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连(lián)意(yì)大(dà)利游客的数(shù)量也(yě)符合这(zhè)个周(zhōu)期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立(lì)了一个几(jǐ)乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特(tè)征和第一个实(shí)验室是一样(yàng)的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这里可(kě)以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存(cún)在(zài)的非(fēi)常有(yǒu)力的(de)证(zhèng)据了(le)。但是由于这个(gè)实(shí)验(yàn)室(shì)刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是探(tàn)索暗(àn)物质背后的(de)奥(ào)秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子(zi)天(tiān)体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它(tā)们极有可能(néng)拥有另一(yī)种神(shén)秘的效应，这种暗物(wù)质(zhì)效应，会(huì)支(zhī)持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进一步的证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不(bù)会意(yì)味着人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过(guò)这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前提(tí)是要先找到暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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