宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中进行了超过50次(cì)的长期实验(yàn)，但是(shì)却没(méi)有(yǒu)发(fā)现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动(dòng)的规律。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有(yǒu)引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定(dìng)有未(wèi)知的(de)天体通(tōng)过引力在摄(shè)动(dòng)它的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒维关于团结就是力量的名人素材事例，关于团结的名人素材事例有哪些耶就通(tōng)过天王(wáng)星运(yùn)行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了(le)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取(qǔ)得重大天文成就的(de)例子。但(dàn)是这些发(fā)现都(dōu)是在恒(héng)星系(xì)统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星(xīng)团的尺度，事(shì)情(qíng)就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学(xué)家弗(fú)里茨(cí)兹(zī)威(wēi)基正在研究和测量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是一(yī)个由数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系(xì)团的质(zhì)量一般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个星系(xì)的(de)光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测量星系团(tuán)中的(de)各个(gè)星系相对于(yú)星系团(tuán)的(de)运(yùn)动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力(lì)学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质量消失了，或(huò)者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式(shì)所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量(liàng)速度的(de)过(guò)程中，兹威(wēi)基(jī)发现星系(xì)团中很多星系的速(sù)度比(bǐ)理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的(de)引(yǐn)力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了，除(chú)非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的(de)力(lì)量(liàng)在起(qǐ)作(zuò)用(yòng)，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了(le)这(zhè)样部分不可(kě)见的(de)暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再(zài)一次出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在观测仙(xiān)女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒(héng)星在(zài)其轨道上的运(yùn)行速度(dù)就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的(de)万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，在星系(xì)当(dāng)中如果没(méi)有足够(gòu)大的质(zhì)量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种相对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是(shì)测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质(zhì)的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它们的旋(xuán)转速度(dù)并不(bù)符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力定(dìng)律进(jìn)行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么(me)产(chǎn)生以(yǐ)上这(zhè)种向心加速度的原因(yīn)很可(kě)能就是存(cún)在着一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗物质的(de)引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚(jù)集在(zài)了一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来(lái)越多的研究人员开始相信(xìn)暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也(yě)会(huì)出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量(liàng)却只有银(yín)河系(xì)的(de)千(qiān)分之一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会分崩离析。但是(shì)科学家们使用(yòng)最先(xiān)进的(de)望远镜对(duì)其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和(hé)力学(xué)定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系(xì)剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造(zào)成这(zhè)些现象的(de)除了暗(àn)物(wù)质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人(rén)类(lèi)对(duì)引力(lì)的理解还不够(gòu)全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力之间的相互(hù)作用则是(shì)不同的(de)方式。对于(yú)在星系(xì)团(tuán)之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学家还(hái)引入(rù)了(le)外(wài)部场(chǎng)效应的概念，指的是在数(shù)百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进行(xíng)修正，这(zhè)些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中还(hái)有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论(lùn)证据是蒙关于团结就是力量的名人素材事例，关于团结的名人素材事例有哪些德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)星(xīng)系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大(dà)部分的普通(tōng)质量都在(zài)星(xīng)系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温(wēn)度的急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于(yú)所(suǒ)有这些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域(yù)。那(nà)么(me)我们通过什么来验证它的(de)质量(liàng)区(qū)域到底是不是集(jí)中在中间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第一张(zhāng)全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系(xì)似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨(jù)大的(de)形变(biàn)。其实(shí)这些(xiē)星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地(dì)球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大(dà)质量(liàng)的东西的引力(lì)，会(huì)使(shǐ)身后更(gèng)遥(yáo)远星(xīng)系的(de)光都发生了(le)扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体可能(néng)是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而(ér)是(shì)在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解释方(fāng)法就是当星团发(fā)生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被观测到(dào)的质量(liàng)气体被卡在(zài)了(le)中间，暗物(wù)质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄(qì)今为(wèi)止最好的(de)理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留(liú)下(xià)了各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实际上(shàng)它们(men)之(zhī)间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离后(hòu)的二值图像进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起来(lái)不应该是这(zhè)样(yàng)的(de)，而随着(zhe)暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗物质(zhì)大约是(shì)普通物质(zhì)的(de)5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需(xū)要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论(lùn)框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗(àn)物质的(de)本质(zhì)就是宇宙当中存在(zài)着某种类(lèi)型的粒子，它(tā)们不参与任何(hé)其他的(de)电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而(ér)要寻(xún)找这些(xiē)不同的目标粒(lì)子所需要的实(shí)验方式也不相同。在过去(qù)的(de)几十(shí)年(nián)当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行了超(chāo)过50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实(shí)质(zhì)性的发现，除(chú)了一个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事(shì)情。探测率会在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都(dōu)是一样。一些科学(xué)家(jiā)认为这(zhè)可能是人类发现暗物质(zhì)的(de)第一(yī)个直接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗(àn)物(wù)质会产生周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围绕着银(yín)河(hé)系(xì)进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达(dá)到了(le)最慢值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这个理论的(de)有效(xiào)性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这(zhè)可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造(zào)成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的差异也可(kě)能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科学(xué)家们又在南半球建立了一(yī)个几乎相同的(de)实验室，这(zhè)里的季(jì)节与之(zhī)前的实(shí)验室正好相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是一(yī)样的(de)。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在(zài)的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目(mù)前还(hái)无法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器(qì)提供的视野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其(qí)中一个(gè)关键的用途就是(shì)探(tàn)索暗物质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目(mù)以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子天体物(wù)理中心(xīn)的科(kē)学家丹(dān)琥珀和贾森斯(sī)特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理论得到进一(yī)步的(de)证实，那(nà)么遍布(bù)宇宙当中的(de)暗物(wù)质会(huì)不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个(gè)角落的行(xíng)星上，暗(àn)物(wù)质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质(zhì)到底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是我更新的动力！

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