宇宙是“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物(wù)质又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们(men)在过去的几(jǐ)十(shí)年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是(shì)却没有发现(xiàn)任何的有效证(zhèng)据。除了一个地(dì)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有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的(de)规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们就(jiù)会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天体通过(guò)引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过(guò)天王(wáng)星(xīng)运(yùn)行(xíng)轨道的异(yì)常，推(tuī)算并(bìng)且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成(chéng)就的例子(zi)。但是这(zhè)些发现都是(shì)在(zài)恒星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到星系(xì)或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就(jiù)可以确(què)定其质(zhì)量的范围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各(gè)个星系的光度。

第二种是动(dòng)力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的各个星系(xì)相(xiāng)对于(yú)星系团(tuán)的(de)运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力(lì)学(xué)质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星(xīng)系团中很多星系的速(sù)度(dù)比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力是(shì)无法将它们(men)束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了(le)，除非有一种神秘的(de)力量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对这(zhè)样(yàng)的一(yī)种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福(fú)特在(zài)观(guān)测仙(xiān)女(nǚ)座星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到(dào)不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变。可(kě)是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在(zài)星系当(dāng)中如果(guǒ)没有足够大的(de)质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。基于这种现象，科学家们会(huì)使用(yòng)一种相(xiāng)对标准的(de)方(fāng)法来解释暗物(wù)质的存(cún)在，这种方法就是(shì)测量星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距(jù)离星系(xì)中心的距离(lí)，以及(jí)在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们(men)通过(guò)射(shè)电望(wàng)远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转速(sù)度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我们(men)的(de)太阳系也不例外(wài)，太阳(yáng)系(xì)位于(yú)银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度(dù)远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上(shàng)这种向心(xīn)加速度的原因很(hěn)可能就是(shì)存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来越多的(de)研究人员开始(shǐ)相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这(zhè)个现象的原因。在一项新(xīn)的(de)研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是(shì)星系当中存(cún)在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜对其(qí)进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该(gāi)星(xīng)系(xì)的(de)暗物(wù)质，已经(jīng)被附(fù)近的另一个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星(xīng)系存(cún)在(zài)。造成这些现象的除了暗(àn)物质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引(yǐn)力的理(lǐ)解(jiě)还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能(néng)在不(bù)同尺度(dù)空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味(wèi)着在(zài)行(xíng)星系尺度(dù)中的天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的(de)方(fāng)式(shì)。对于在星系团之间(jiān)的(de)相互作用，科学家还引入了(le)外部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规(guī)模上，巨(jù)大的质量(liàng)之间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们(men)需要对现在的物(wù)理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说(shuō)理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但(dàn)是(shì)在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光(guāng)年(nián)的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似(shì)这(zhè)样的星团(tuán)，它们大部分的(de)普通质(zhì)量都(dōu)在(zài)星(xīng)系的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温(wēn)度(dù)的(de)急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部(bù)分(fēn)的质量将位于(yú)所有这(zhè)些(xiē)气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量区域到(dào)底是不是(shì)集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回(huí)了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可(kě)以明(míng)显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实(shí)这(zhè)些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的(de)观测者之间。被一个质量超(chāo)级(jí)巨大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)效应。这个(gè)巨(jù)大(dà)的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或(huò)者(zhě)是(shì)暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时(shí)候，发(fā)现它的(de)大质量区域并不是在中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星(xīng)团发生(shēng)全部的(de)碰撞时(shí)，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直(zhí)接通(tōng)过(guò)了(le)这个区(qū)域(yù)，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系(xì)团的(de)引力透镜研(yán)究也被(bèi)认为是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上(shàng)留(liú)下了各相同性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红色的(de)部(bù)分(fēn)表(biǎo)示温度(dù)较高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但实际(jì)上它们之间的(de)温差只有万分(fēn)之一。

科学家们(men)通过(guò)对前景背(bèi)景分离(lí)后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是这(zhè)样(yàng)的，而(ér)随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大约(yuē)是普通(tōng)物质(zhì)的(de)5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需要的(de)暗物质比例是一致的。这(zhè)就(jiù)意(yì)味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释了很(hěn)多(duō)不同的观测结果。而(ér)暗物质(zhì)的本质就是(shì)宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互(hù)作用。所(suǒ)以如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗物质(zhì)存(cún)在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了数十种的(de)假想(xiǎng)目标，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标粒(lì)子(zi)所需要的(de)实验方(fāng)式(shì)也不相(xiāng)同。在(zài)过去的几十年(nián)当中，人类为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)这些(xiē)看(kàn)不(bù)见(jiàn)、摸(mō)不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一(yī)个地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学实验室(shì)，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个(gè)三(sān)层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科学家认为这可能是人类发(fā)现暗物(wù)质的第一个(gè)直(zhí)接证据(jù)。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质(zhì)会产(chǎn)生周(zhōu)期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河(hé)系(xì)进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样的(de)速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物(wù)质流，这(zhè)个过(guò)程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环(huán)绕银河(hé)系的方向是一致的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的(de)方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的平(广东高考总分是多少分,各科多少分，广东省高考总分多少分？píng)面呈现了(le)60度的(de)倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的(de)有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可以用来解释，研究(jiū)人(rén)员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也可能(néng)有其他的(de)情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是(shì)温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的(de)数(shù)量也符(fú)合这(zhè)个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南(nán)半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地(dì)球(qiú)穿过(guò)暗物质流的运(yùn)动特征(zhēng)和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的(de)信号，就可(kě)以成为(wèi)暗(àn)物质(zhì)所(suǒ)存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截(jié)至(zhì)目前(qián)还无法提供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希(xī)格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的(de)主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供(gōng)的视(shì)野(yě)是哈勃(bó)红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一(yī)个(gè)关键的(de)用途就是(shì)探索暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬研究发现(xiàn)，如(rú)果暗物(wù)质存在，它们极有可(kě)能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘的效应，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生命进(jìn)化(huà)的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人(rén)类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效(xiào)应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论(lùn)的大前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。那么(me)小伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗(àn)物质到底(dǐ)存不(bù)存在(zài)呢(ne)？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持是我更新(xīn)的动力！

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