宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物(wù)质存(cún)在的证据(jù)，科学家们在过(guò)去的(de)几十(shí)年当中进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现(xiàn)任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然哲(zhé)学(xué)数学原理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛(niú)顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动(dòng)的(de)规(guī)律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学(xué)家们发现某(mǒu)些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不(bù)符合万(wàn)有引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的(de)异常，推算并(bìng)且(qiě)发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得(dé)重大天文(wén)成(chéng)就的(de)例(lì)子(zi)。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的(de)物(wù)理学家弗里茨兹(zī)威基(jī)正在研(yán)究和测量(liàng)后发星系团的(de)质量。这是一(yī)个(gè)由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这(zhè)些(xiē)星系被(bèi)引力束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测(cè)量各个(gè)星系的光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学质量的(de)计(jì)算，是利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中的(de)各个星系相对于星系(xì)团的运动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系团中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系的(de)速(sù)度(dù)比理论上(shàng)要(yào)快(kuài)得(dé)多(duō)，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力是无法将它们束(shù)缚在星(xīng)系团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之外了，除(chú)非(fēi)有(yǒu)一种神(shén)秘的力(lì)量在起作用(yòng)，这(zhè)种力量来(lái)源于某种隐中国最早的朝代，中国最早的皇帝是谁形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质量。只是当时的(de)人(rén)们对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观测仙女座(zuò)星系(xì)中的(de)恒星运动。理(lǐ)论(lùn)上(shàng)来(lái)说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的(de)运行速度就会(huì)越慢。但是他(tā)们观测的结(jié)果(guǒ)却让人感到不可(kě)思议(yì)。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸(xī)引它(tā)们，这些(xiē)外(wài)围的恒星(xīng)早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对(duì)标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的(de)存在(zài)，这种方法就是测量(liàng)星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗(àn)物质(zhì)的力量进入(rù)其中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜(jìng)测量了(le)距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定(dìng)律。我们(men)的太(tài)阳系也(yě)不例外(wài)，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律进行(xíng)计(jì)算(suàn)，太(tài)阳系的运(yùn)行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的(de)速(sù)度(dù)围(wéi)绕(rào)银(yín)河系(xì)旋(xuán)转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向心(xīn)加(jiā)速(sù)度的(de)原因很可能就是存在着一(yī)种我们看不(bù)到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质的(de)引力效(xiào)应将星系(xì)聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的(de)研究人(rén)员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存在。科(kē)学(xué)家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的(de)遥(yáo)远(yuǎn)恒(héng)星之(zhī)间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了(le)一(yī)个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距(jù)离地(dì)球(qiú)大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数(shù)量(liàng)却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对其进(jìn)行了(le)40个小时的详细测量之后，发现星系中的(de)恒星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来解释(shì)的(de)。那(nà)么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可能就是(shì)人类对(duì)引力(lì)的理解还不(bù)够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运(yùn)动(dòng)。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的(de)相互作用则(zé)是(shì)不同的方(fāng)式。对于(yú)在星系团(tuán)之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应的概(gài)念(niàn)，指的是(shì)在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会(huì)产生(shēng)对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发(fā)现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在(zài)宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的(de)理论证据，这些理论证据(中国最早的朝代，中国最早的皇帝是谁jù)是蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)所没法(fǎ)解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的(de)子弹星系(xì)团，由两个碰撞的(de)星系(xì)团所组成，类似(shì)这样的星团，它们(men)大部分(fēn)的(de)普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧升高，速度(dù)大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位(wèi)于(yú)所(suǒ)有这些(xiē)气体(tǐ)所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那么(me)我们通过什么来(lái)验证它的质量区(qū)域到底是(shì)不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望(wàng)远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在(zài)照片中我们可(kě)以明显地看到很多(duō)星系似乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不是(shì)真的(de)被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球(qiú)上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质量超(chāo)级(jí)巨大(dà)的天(tiān)体遮挡，这个超大(dà)质(zhì)量的(de)东西(xī)的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远星系(xì)的(de)光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当(dāng)人们(men)对(duì)子弹星(xīng)系团观测的时(shí)候，发(fā)现(xiàn)它的大质量(liàng)区域(yù)并不是在中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是(shì)当星团发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了(le)这个区(qū)域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存(cún)在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上(shàng)留(liú)下了各相同性的微波辐射。其(qí)中红(hóng)色(sè)的部分表(biǎo)示温度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则(zé)表(biǎo)示相(xiāng)对(duì)较冷(lěng)的(de)区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一。

科学(xué)家们通过(guò)对前(qián)景(jǐng)背(bèi)景分离后的二值图像进行连(lián)通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的(de)幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要的暗(àn)物(wù)质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解释星系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很多不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒(lì)子，它(tā)们不参与任何其(qí)他(tā)的电磁作用，只通(tōng)过引(yǐn)力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的存(cún)在，就相当(dāng)于找到(dào)了(le)暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需(xū)要的实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不(bù)会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过(guò)50次(cì)的实验，却没(méi)有任(rèn)何实质性(xìng)的发(fā)现(xiàn)，除(chú)了一个地方，意(yì)大利(lì)的(de)格兰萨(sà)索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最(zuì)大的(de)地(dì)学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的(de)探测(cè)器(qì)，一(yī)直致力于寻找暗物质粒(lì)子(zi)的周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科学家认为(wèi)这(zhè)可能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期中国最早的朝代，中国最早的皇帝是谁(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)着银河系(xì)进(jìn)行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们(men)也在(zài)以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的(de)方向与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向是一致的，而(ér)另外半年则(zé)与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳的(de)方向(xiàng)正好达到完(wán)全一致，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中，太阳系相对银(yín)河系的平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论(lùn)的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学(xué)家(jiā)认为这可以用来解释，研究人(rén)员们(men)所观测到(dào)的(de)周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也(yě)可能(néng)有(yǒu)其他(tā)的情况，造(zào)成这种年度(dù)周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个(gè)几乎相同的(de)实验室，这里的(de)季(jì)节(jié)与之前(qián)的(de)实(shí)验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可(kě)以得(dé)到(dào)相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的(de)数(shù)据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场(chǎng)仪器(qì)提供(gōng)的(de)视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物(wù)质(zhì)背(bèi)后的(de)奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它(tā)们极(jí)有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质(zhì)效(xiào)应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或(huò)者说(shuō)是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步(bù)的证实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会(huì)不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命(mìng)。当然，这(zhè)些(xiē)推论(lùn)的大前提是要(yào)先找到暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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