宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在科学无(wú)法解释(shì)的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年(nián)当中进行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运(yùn)动(dòng)的(de)规律。往后的(de)几百年(nián)来，当天文(wén)学家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥(ào)本(běn)勒维耶(yé)就通过天(tiān)王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都是(shì)应用万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律所取得(dé)重大天文(wén)成就的例子。但是(shì)这些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基(jī)正在研究(jiū)和测(cè)量(liàng)后(hòu)发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个(gè)由数千个(gè)星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质(zhì)量一般会使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果(guǒ)一致，就可以确(què)定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第一(yī)种是获得(dé)其"光度学的(de)质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用光(guāng)谱红移测量星系(xì)团中的各个星(xīng)系相(xiāng)对于星系团的运动速度(dù)。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光(guāng)度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是(shì)，在测量速(sù)度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团中很多星系(xì)的速度比(bǐ)理论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这(zhè)些(xiē)可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生(shēng)的(de)引力是无(wú)法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的(de)力量在(zài)起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了(le)这样部(bù)分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它(tā)们却(què)占据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特(tè)福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的(de)运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果(guǒ)却让人感到(dào)不可(kě)思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律(lǜ)，在星系(xì)当(dāng)中(zhōng)如果没有足够大的(de)质量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的(de)恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标准的(de)方法来解释暗(àn)物质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就是测量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就认(rèn)为是(shì)由(yóu)暗物质的(de)力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星(xīng)系(xì)中心(xīn)更远距离的氢元素(sù)，发(fā)现它们(men)的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的(de)太(tài)阳(yáng)系(xì)也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于(yú)银河系(xì)的(de)第三悬臂(bì)之上，距(jù)离银河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个(gè)实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向心(xīn)加速度(dù)的原因(yīn)很可能就是存在(zài)着一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力(lì)效(xiào)应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时(shí)开始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员(yuán)开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学(xué)家(jiā)根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不是唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现象的(de)原因。在(zài)一(yī)项新的研究当中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也(yě)会(huì)出(chū)现速度上的微(wēi)小差(chà)异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发现了一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小(xiǎo)和银河系(xì)不多，但(dàn)是星系(xì)当中存(cún)在的(de)恒(héng)星数量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该(gāi)星系(xì)必须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析(xī)。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先(xiān)进的(de)望远(yuǎn)镜对(duì)其进(jìn)行了40个(gè)小(xiǎo)时(shí)的(de)详(xiáng)细(xì)测量之(zhī)后，发现星(xīng)系中的(de)恒(héng)星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和力(lì)学定(dìng)律来(lái)解释(shì)的。那么(me)又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的(de)另一个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近没有任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些现象的除了(le)暗物(wù)质的假说之外，另一(yī)种可能(néng)就是人类对(duì)引力的(de)理解还不够全面，引力(lì)很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式(shì)是不(bù)同(tóng)的，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道，按(àn)照(zhào)我们(men)所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和(hé)星团(tuán)的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对(duì)于在星系团之间的(de)相互作用(yòng)，科(kē)学家还(hái)引入了(le)外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会(huì)产(chǎn)生对彼此(cǐ)特(tè)殊(shū)的效(xiào)果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对现在的(de)物理(lǐ)定(dìng)律(lǜ)进行修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗(àn)物(wù)质存在的其他(tā)的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿(yì)光年的(de)子(zi)弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用(yòng)就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大(dà)幅(fú)降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证它的(de)质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清(qīng)照片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生了(le)巨大的(de)形变。其实(shí)这些星(xīng)系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是(shì)韦伯(bó)望(wàng)远镜出(chū)了什(shén)么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的观(guān)测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星(xīng)系(xì)的光都发生了(le)扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就(jiù)是引力(lì)透镜效(xiào)应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者(zhě)是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹(dàn)星系团观(guān)测的时候，发(fā)现它的大质(zhì)量(liàng)区域(yù)并不是在中间(jiān)，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解释(shì)方法就是(shì)当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则(zé)直(zhí)接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆(bào)炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了(le)130多亿(yì)年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部分(fēn)表(biǎo)示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝(lán)色则(zé)表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对前(qián)景背景分(fēn)离后的二值图像进行连(lián)通域(yù)提(tí)取(qǔ)和标(biāo)记之后发(fā)现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐(xié)”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当中存在着俄罗斯人人均寿命，俄罗斯人寿命平均多少(zhe)某(mǒu)种类型的粒子，它(tā)们(men)不参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过引力(lì)来相(xiāng)互作(zuò)用。所(suǒ)以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于(yú)找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的实际证据。这(zhè)种粒子到(dào)底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不(bù)同(tóng)的目标(biāo)粒(lì)子所需要的实验方式(shì)也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与(yǔ)常规物质(zhì)相互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验，却(què)没有任(rèn)何实(shí)质(zhì)性的(de)发现，除了一(yī)个(gè)地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的(de)数(shù)据收集，人们(men)发现了一个(gè)有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物质的(de)第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但(dàn)是为什(shén)么暗物(wù)质会产生(shēng)周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在(zài)以这样的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时间，地球围绕(rào)太(tài)阳(yáng)的(de)方(fāng)向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半(bàn)年(nián)则(zé)与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢(màn)值。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了(le)60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并(bìng)不(bù)影(yǐng)响(xiǎng)这(zhè)个(gè)理论的(de)有效性。

因(yīn)此科学(xué)家认为这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人(rén)员们(men)所观测到的周期性信号(hào)。当(dāng)然也可(kě)能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信号的(de)差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客(kè)的(de)数(shù)量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立(lì)了一个(gè)几(jǐ)乎相(xiāng)同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和(hé)第一个实(shí)验室是(shì)一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜相同，但它(tā)的(de)宽视场仪器(qì)提(tí)供的视野是(shì)哈勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜其中一个关键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的(de)结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生命进化(huà)的一个重要(yào)因素(sù)。

如果这一理论得到(dào)进(jìn)俄罗斯人人均寿命，俄罗斯人寿命平均多少一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗物(wù)质会不会意味着人(rén)类并不(bù)孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个(gè)角落的行(xíng)星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通(tōng)过这样的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前(qián)提是(shì)要先(xiān)找到暗物(wù)质存(cún)在的实(shí)际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的(de)支持是我更新的动力(lì)！

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