宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类(lèi)为了(le)寻(xún)找暗物质存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在过(guò)去的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的(de)长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出版的自然(rán)哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某(mǒu)些(xiē)天体运(yùn)行轨(guǐ)道出(chū)现异(yì)常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定(dìng)律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶(yé)就通过天王(wáng)星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了(le)海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应(yīng)用(yòng)万(wàn)有(yǒu)引力定律所取得重大(dà)天文成(chéng)就的例子。但是(shì)这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系(xì)统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的(de)物理学(xué)家弗里茨兹(zī)威基(jī)正在研究和(hé)测(cè)量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星(xīng)系(xì)所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力(lì)束缚在一起。测量星系团(tuán)的质(zhì)量一般会使用到(dào)两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的(de)质量(liàng)"，需要(yào)的数(shù)据是(shì)测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的(de)计(jì)算，是利(lì)用(yòng)光谱红移测量星(xīng)系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团的(de)运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟然(rán)是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发(fā)座星(xīng)系团有99%的(de)质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系团中很(hěn)多星系(xì)的(de)速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系(xì)的质量所(suǒ)产生的(de)引力(lì)是无法(fǎ)将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团内的，它们(men)早就(jiù)应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之外了(le)，除(chú)非有一(yī)种神秘的力量(liàng)在(zài)起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出(chū)了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对这(zhè)样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一(yī)次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的(de)恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的(de)运行速度就会(huì)越慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结(jié)果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的(de)旋转速(sù)度几乎保持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学(xué)家们会(huì)使用(yòng)一(yī)种相(xiāng)对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星(xīng)系当中气体在(zài)X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量(liàng)了距(jù)离(lí)星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳(yáng)系(xì)位于(yú)银河系的(de)第三悬臂之上(shàng)，距离银河(hé)系(xì)中心(xīn)2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有引力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围(wéi)绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大于理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可能(néng)就是(shì)存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始(shǐ)，越(yuè)来越(yuè)多(duō)的(de)研(yán)究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系(xì)外恒(héng)星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个(gè)反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只有银河系的千分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使用最先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量(liàng)之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的(de)物质(zhì)和力学定(dìng)律来解释(shì)的(de)。那(nà)么又有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附(f为什么管拜登叫拜振华？ 拜登是哪年出生ù)近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它(tā)的(de)附近(jìn)没有任何(hé)星系(xì)存在。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了(le)暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能(néng)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(xīng)系(xì)尺度中的天体会沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解的方(fāng)式运动。但(dàn)是上升到星系和(hé)星团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作用则(zé)是不(bù)同的(de)方式。对(duì)于在星系(xì)团之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家还引入(rù)了外部场效应的(de)概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理论证据，这(zhè)些理论(lùn)证据(jù)是(shì)蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系(xì)团(tuán)所组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团，它们(men)大(dà)部分的普(pǔ)通质量都(dōu)在星系(xì)的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用(yòng)就会导(dǎo)致温度的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分(fēn)的(de)质量将位(wèi)于所有(yǒu)这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间(jiān)区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在(zài)中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我们可以明显地看到(dào)很多(duō)星系(xì)似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测(cè)者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量(liàng)的东西的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星(xīng)系的光都发生了(le)扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体可能是超(chāo)大质量的(de)黑(hēi)洞(dòng)或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观(guān)测的时候(hòu)，发现它的大质量(liàng)区(qū)域并(bìng)不(bù)是在中(zhōng)间，而是在(zài)两(liǎng)侧(cè)。所以最好的(de)解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量(liàng)气体被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了这个区(qū)域，并在两边形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质存(cún)在的(de)迄今为(wèi)止最(zuì)好(hǎo)的(de)理(lǐ)论(lùn)证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但实际上(shàng)它们(men)之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景(jǐng)分离后的二(èr)值(zhí)图(tú)像进行连通域提(tí)取和(hé)标记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形看起来不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测(cè)量值，我们需(xū)要的暗物(wù)质大约是(shì)普(pǔ)通物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的(de)理论(lùn)框架，就很好地解释了(le)很多不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗(àn)物(wù)质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何(hé)其他的(de)电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来(lái)相(xiāng)互(hù)作用。所以如果(guǒ)能够找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于找到了暗(àn)物质存在的实(shí)为什么管拜登叫拜振华？ 拜登是哪年出生际证据(jù)。这(zhè)种粒子到底是(shì)什(shén)么？科学(xué)家们已(yǐ)经(jīng)提出(chū)了数十种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的目标(biāo)粒子(zi)所需(xū)要(yào)的实验(yàn)方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经进行了(le)超过(guò)50次的实(shí)验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了(le)一个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于(yú)寻找暗物(wù)质粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学(xué)家声称观测(cè)到了某种信号。经过(guò)了20多年(nián)的数(shù)据收集，人们发(fā)现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且在20年(nián)当(dāng)中每(měi)年都是(shì)一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为这可(kě)能(néng)是人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的(de)速度(dù)在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过程中会产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕(rào)太阳的方向与太阳(yáng)环绕(rào)银(yín)河系的方向是一(yī)致的(de)，而另外半年则(zé)与为什么管拜登叫拜振华？ 拜登是哪年出生之相反。

而在(zài)6月份的时(shí)候，地(dì)球与(yǔ)太阳(yáng)的方向(xiàng)正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是(shì)理(lǐ)论(lùn)上地球穿(chuān)越暗(àn)物质(zhì)流最快的(de)时段。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的(de)周期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这(zhè)种年度周期信号的(de)差异也(yě)可(kě)能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游(yóu)客的数量也符合(hé)这(zhè)个(gè)周期的规(guī)律(lǜ)。

所(suǒ)以，科(kē)学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前的(de)实验室正好相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质(zhì)流的(de)运动(dòng)特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因(yīn)此，如(rú)果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物质所(suǒ)存在(zài)的非常有力的(de)证据了。但是由于这(zhè)个实验(yàn)室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至目前还无(wú)法(fǎ)提供(gōng)相应(yīng)的数据支(zhī)持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关(guān)键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的(de)效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的(de)一个(gè)重要因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不会意味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通过这样(yàng)的效(xiào)应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推论的(de)大(dà)前提是要先(xiān)找到暗(àn)物质存在(zài)的(de)实际(jì)证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗物(wù)质到底存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持(chí)是我更新的(de)动力！

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