宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为何(hé)会存(cún)在科学无法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却(què)没有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运(yùn)动(dòng)的(de)规律(lǜ)。往后(hòu)的几(jǐ)百年(nián)来，当天文学家(jiā)们(men)发现某些天体(tǐ)运行轨道出(chū)现(xiàn)异(yì)常，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他(tā)们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天(tiān)体通过引力(lì)在(zài)摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大天(tiān)文(wén)成(chéng)就的例子。但是这(zhè)些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们(men)上升到星系(xì)或者是星团的(de)尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研(yán)究和(hé)测量后发星(xīng)系团的质(zhì)量(liàng)。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的(de)巨大星系团(tuán)，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当(dāng)两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量各(gè)个(gè)星系的(de)光度。

第二种是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移(yí)测(cè)量星系(xì)团中的各个星系相对(duì)于(yú)星系团(tuán)的(de)运动速度。当测量结(jié)果出(chū)来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测量速(sù)度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威(wēi)基发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星(xīng)系(xì)的(de)速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可(kě)见(jiàn)星(xīng)系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出(chū)星(xīng)系团之外rx550相当于什么显卡，rx580相当于什么显卡了，除非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部(bù)分不可见的暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却(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(zhè)样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动。理论上来(lái)说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道(dào)上的(de)运行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是他们(men)观测的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大(dà)的质量(liàng)来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对(duì)标准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测(cè)量星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为是(shì)由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的(de)氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳系位(wèi)于(yú)银河系的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速(sù)度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系(xì)旋转，这(zhè)个实(shí)际速(sù)度远远大于理(lǐ)论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原(yuán)因(yīn)很可能就是存在(zài)着一种(zhǒng)我们看不(bù)到(dào)的物质，是(shì)这(zhè)些(xiē)暗物(wù)质的引力(lì)效应将(jiāng)星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是从(cóng)这(zhè)时(shí)开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相(xiāng)信(xìn)暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系(xì)当中暗物(wù)质的质(zhì)量占整个(gè)星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释这(zhè)个现(xiàn)象的(de)原(yuán)因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学(xué)家还(hái)发现了一个反常(cháng)的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不(bù)多(duō)，但是星系当中存在的恒(héng)星数(shù)量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须(xū)存在暗(àn)物(wù)质，否(fǒu)则(zé)就(jiù)会分(fēn)崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望远镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是(shì)可(kě)以用正常的物质(zhì)和力学(xué)定律来解释的。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物(wù)质，已经被附(fù)近的另一个(gè)大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附(fù)近没有任何(hé)星(xīng)系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了(le)暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全(quán)面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的(de)天体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按(àn)照(zhào)我们所理解(jiě)的方式运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系和(hé)星(xīng)团的(de)尺度，引力之间的(de)相互作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作(zuò)用，科学家(jiā)还(hái)引入(rù)了外部(bù)场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的(de)规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还(hái)有关于暗物(wù)质存在的(de)其他的(de)理论证据，这些理论证据是(shì)蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的(de)星团，它(tā)们(men)大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互(hù)作用(yòng)就(jiù)会导(dǎo)致温度的急(jí)剧升(shēng)高，速度(dù)大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大(dà)部分的(de)质量将位于(yú)所有这些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区(qū)域(yù)。那么我们通过什么来验证它的质量区(qū)域到底是(shì)不是集中(zhōng)在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地(dì)看到很多星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨(jù)大(dà)的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是(shì)真的被扭(niǔ)曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问(wèn)题，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天体和我(wǒ)们(men)地球(qiú)上的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会(huì)使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系(xì)的(de)光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量(liàng)气(qì)体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并在(zài)两边(biān)形成了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留(liú)下(xià)了各(gè)相同性的微波(bō)辐(fú)射。其中红(hóng)色的部分(fēn)表示温(wēn)度(dù)较(jiào)高的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相对(duì)较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有(yǒu)万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起来不应(yīng)该是(shì)这样(yàng)的，而(ér)随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会减小，才(cái)变得(dé)看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的(de)暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了(le)很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的(de)本(běn)质就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到(dào)这种粒子的(de)存在，就相当于找到了(le)暗(àn)物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科学家们已经(jīng)提出了(le)数十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻(xún)找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的(de)实(shí)验方式也(yě)不(bù)相同。在过去的(de)几十年当中(zhōng)，人(rén)类(lèi)为了寻(xún)找这(zhè)些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的(de)“暗(àn)物(wù)质”，科学家们(men)已经(jīng)进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任何实质性的(de)发现，除(chú)了一(yī)个(gè)地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的(de)地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测器(qì)，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的(de)科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了(le)一个有(yǒu)趣的(de)事情。探测(cè)率会在每(měi)年(nián)的(de)6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的第一(yī)个(gè)直(zhí)接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会产生(shēng)周期性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度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(yì)味(wèi)着我们也在(zài)以这样的速度在穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年(nián)的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是一致的(de)，而另(lìng)外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是(shì)理论上(shàng)地球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这(zhè)个理论(lùn)的有(yǒu)效性(xìng)。

因(yīn)此科学家(jiā)认为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年度(dù)周期信(xìn)号的差异也可能(néng)是(shì)温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又在南半(bàn)球建立了一个(gè)几乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球(qiú)穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动特(tè)征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可(kě)以得到(dào)相同的信(xìn)号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物质所(suǒ)存(cún)在(zài)的非常有力的证据了(le)。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截(jié)至(zhì)目(mù)前还无法提(tí)供相(xiāng)应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室(shì)粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物(wù)质(zhì)存在(zài)，它(tā)们(men)极有(yǒu)可能(néng)拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是生命(mìng)进(jìn)化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得(dé)到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会(huì)不(bù)会意味(wèi)着(zhe)人(rén)类并不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在(zài)通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推(tuī)论(lùn)的大前提(tí)是要先找到(dào)暗物质存在的(de)实际(jì)证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的(de)支持是(shì)我更新的动力！

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