宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学(xué)无法解(jiě)释的“暗物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人(rén)类(lèi)为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任何的(de)有效证据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数学原(yuán)理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)，它(tā)揭(jiē)示(shì)了宇宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几(jǐ)百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天(tiān)体运行(xíng)轨道出现异常，不符(fú)合万有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的(de)天体(tǐ)通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且发现了(le)海王星的存(cún)在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力(lì)定律所取(qǔ)得(dé)重(zhòng)大天(tiān)文(wén)成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升到星系或者是(shì)星团的(de)尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量(liàng)后(hòu)发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星(xīng)系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这(zhè)些星系(xì)被引力束缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的(de)质量一般会使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是(shì)获得(dé)其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量各(gè)个(gè)星系的(de)光度。

第(dì)二种是动力学质量的(de)计算，是(shì)利(lì)用光(guāng)谱(pǔ)红(hóng)移测量(liàng)星系团中的各个星系相对于(yú)星系团的运动速(sù)度。当测量结(jié)果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异的是，在(zài)测(cè)量速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团中很多星系的速(sù)度(dù)比理论上要快得多(duō)，按照牛(niú)顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出(chū)星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结(jié)果(guǒ)却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几乎(hū)保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿(dùn)的(de)万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的(de)质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对(duì)标准的方法来解释暗物质的(de)存在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测(cè)量星系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心的(de)距离，以及(jí)在(zài)瓦格纳是哪个国家的，瓦格纳集团是什么组织Y轴上气(qì)体的(de)旋(xuán)转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学(xué)家(jiā)们(men)通(tōng)过射电望远镜测量了距离(lí)星系中心更远距离的(de)氢元素，发(fā)现它们(men)的(de)旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第(dì)三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的运行速(sù)度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银(yín)河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么(me)产生以上这种向心加速度的原因很可能就(jiù)是(shì)存在着一种我们看不到的(de)物(wù)质瓦格纳是哪个国家的，瓦格纳集团是什么组织，是(shì)这(zhè)些暗物(wù)质的(de)引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系(xì)当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一可以解释这个(gè)现象的(de)原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎(hū)没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差(chà)异。另外(wài)，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年(nián)，大(dà)小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但是(shì)星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)存在(zài)的恒(héng)星(xīng)数(shù)量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜(jìng)对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时(shí)的(de)详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运(yùn)动是可以用正常的物(wù)质和力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那(nà)么又有人提出，也许该星系的(de)暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另(lìng)一个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近没(méi)有任(rèn)何(hé)星系存在。造成这(zhè)些现象的除(chú)了暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一种可能(néng)就是(shì)人类(lèi)对引力(lì)的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照我(wǒ)们所理解的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星(xīng)系(xì)和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在(zài)星系(xì)团(tuán)之间的(de)相互作用，科学(xué)家还引入了(le)外(wài)部场(chǎng)效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的(de)质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对(duì)现在(zài)的(de)物(wù)理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些发现也(yě)让(ràng)很多人(rén)认为暗(àn)物质假说理论(lùn)就(jiù)此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的(de)其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组成，类似(shì)这样的(de)星团，它们大部(bù)分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来(lái)验证它的质量区域到底是不(bù)是集(jí)中(zhōng)在中间(jiān)呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第(dì)一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地看到(dào)很多(duō)星系似乎(hū)被拉(lā)伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了(le)什么(me)问题，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观(guān)测者之(zhī)间(jiān)。被(bèi)一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的东西(xī)的(de)引力，会使身后(hòu)更遥远星(xīng)系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方(fāng)瓦格纳是哪个国家的，瓦格纳集团是什么组织法(fǎ)就是(shì)当星(xīng)团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观(guān)测到的(de)质量(liàng)气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过了这个区域，并在两边(biān)形成了引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也(yě)被认为(wèi)是(shì)暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿(yì)年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下(xià)了各(gè)相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学(xué)家们通(tōng)过(guò)对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域(yù)提(tí)取和标记之后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)存(cún)在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能够(gòu)找到(dào)这种粒(lì)子的存在，就相当于找到了(le)暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是(shì)什么？科学家们已经提出了(le)数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需要的实(shí)验方式也不相同。在过去的几十(shí)年(nián)当中，人(rén)类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些看(kàn)不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发(fā)现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一(yī)个(gè)三层(céng)楼高的(de)探测器，一(yī)直(zhí)致力于(yú)寻找暗物(wù)质(zhì)粒子的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信(xìn)号。经过(guò)了20多年的(de)数据收集(jí)，人们发(fā)现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月降(jiàng)到(dào)最(zuì)低(dī)，而且(qiě)在20年(nián)当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些(xiē)科学家认(rèn)为(wèi)这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银(yín)河(hé)系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们(men)也(yě)在以(yǐ)这(zhè)样的(de)速(sù)度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以有半年(nián)的时(shí)间，地球围绕(rào)太(tài)阳的(de)方向与(yǔ)太阳环(huán)绕(rào)银河(hé)系(xì)的方向是一致(zhì)的，而(ér)另(lìng)外半年(nián)则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳的方(fāng)向正好达到(dào)完全一(yī)致，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系(xì)的(de)平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可能(néng)是温度、湿(shī)度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的数量也(yě)符合这(zhè)个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立(lì)了(le)一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数据(jù)支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃(bó)望(wàng)远镜相同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼(màn)太(tài)空望远镜其(qí)中一(yī)个(gè)关键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心(xīn)的科学(xué)家(jiā)丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在(zài)，它们(men)极(jí)有可能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效(xiào)应，这(zhè)种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不(bù)会意(yì)味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样(yàng)的效应创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的(de)大前提(tí)是要先找到暗(àn)物质存在的实(shí)际(jì)证据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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