宇宙(zhòu)是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什(shén)么？人(rén)类为(wèi)了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的(de)几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来(lái)，当(dāng)天(tiān)文学家(jiā)们发(fā)现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道出(chū)现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律的(de)时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天王星运行轨道的异常，十公分有多长 10厘米就是10公分吗推算并(bìng)且发现了海(hǎi)王星(xīng)的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发现(xiàn)都是应(yīng)用万有(yǒu)引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些发(fā)现(xiàn)都是(shì)在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到(dào)星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的(de)物理学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正在(zài)研究(jiū)和测量(liàng)后(hòu)发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的(de)巨(jù)大星系(xì)团(tuán)，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质量一(yī)般会使(shǐ)用到两种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就(jiù)可(kě)以确(què)定其质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对(duì)于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后发(fā)座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了(le)，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见光的(de)形式所(suǒ)存在(zài)，我(wǒ)们(men)无法看(kàn)到(dào)。最(zuì)诡异(yì)的(de)是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发(fā)现星(xīng)系团中很(hěn)多星系的速度比理(lǐ)论上要快得(dé)多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚在星系团内的(de)，它们(men)早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力(lì)量在(zài)起(qǐ)作(zuò)用(yòng)，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它(tā)们却占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时(shí)的人(rén)们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一(yī)次(cì)出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度就会越(yuè)慢。但是(shì)他们观(guān)测的结(jié)果(guǒ)却(què)让(ràng)人感(gǎn)到(dào)不(bù)可思(sī)议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)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(de)恒星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们(men)会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过(guò)射电(diàn)望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发(fā)现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的(de)运行(xíng)速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也是从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的(de)存在。科(kē)学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现象的(de)原因。在一(yī)项(xiàng)新的研(yán)究(jiū)当中，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没有引力(lì)效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但(dàn)是星系当中存在的(de)恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

十公分有多长 10厘米就是10公分吗p>

所以在理论上，该星系必(bì)须(xū)存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就(jiù)会(huì)分崩离(lí)析。但是(shì)科学家们(men)使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了(le)40个小时的详细(xì)测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人(rén)提出，也(yě)许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另(lìng)一个(gè)大星系(xì)剥(bō)离了(le)。奇怪的(de)是，它的附(fù)近没(méi)有任(rèn)何星系存在(zài)。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人类对引力的(de)理解还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中的(de)工作方式(shì)是不(bù)同的，这意味着(zhe)在(zài)行星系(xì)尺度(dù)中的天体会沿着它(tā)们的(de)轨道(dào)，按照(zhào)我们(men)所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和(hé)星(xīng)团(tuán)的(de)尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的(de)方式。对于在星系团之间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)，科学家还(hái)引入(rù)了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们(men)需要(yào)对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也(yě)让很(hěn)多人认为暗物(wù)质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞的(de)星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的普通质(zhì)量都(dōu)在星系(xì)的(de)气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后，子弹星系(xì)团大部(bù)分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域(yù)。那么我(wǒ)们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的质(zhì)量区域到底是(shì)不是集中在中间(jiān)呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一(yī)张(zhāng)全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生(shēng)了巨大的(de)形变。其实(shí)这(zhè)些星(xīng)系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样(yàng)极遥远的天(tiān)体和我们(men)地球上的观测(cè)者(zhě)之间。被一个质(zhì)量超级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西的引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不(bù)是在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方(fāng)法就是当(dāng)星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗(àn)物质则直接通(tōng)过了(le)这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的(de)引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的(de)区域(yù)，但实(shí)际(jì)上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背景(jǐng)分(fēn)离后的(de)二(èr)值图(tú)像进行连通域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测量值，我们需要(yào)的(de)暗(àn)物质大(dà)约(yuē)是普通物质的(de)5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解释(shì)星系当中恒(héng)星运动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就很(hěn)好地(dì)解释了很多不同的(de)观测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类(lèi)型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁作(zuò)用(yòng)，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如果能够(gòu)找到(dào)这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相(xiāng)当(dāng)于(yú)找到了(le)暗物(wù)质存(cún)在的实际(jì)证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底是什么？科(kē)学家(jiā)们(men)已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的(de)假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同的(de)目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十(shí)年(nián)当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何实(shí)质(zhì)性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿(ā)尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏(cáng)着地球上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的(de)科(kē)学(xué)家(jiā)声称观测到了(le)某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收集，人们发(fā)现了一个有趣(qù)的事情。探测率会(huì)在每(měi)年的6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的第(dì)一个直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕(rào)着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味(wèi)着我(wǒ)们(men)也在以这样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环(huán)绕银河系的方向是(shì)一(yī)致的(de)，而(ér)另外半年则(zé)与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的(de)方向正(zhèng)好达到(dào)完全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对(duì)银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解(jiě)释，研究(jiū)人员们(men)所(suǒ)观测到的周期性信号。当然(rán)也可(kě)能有(yǒu)其他(tā)的情(qíng)况(kuàng)，造成这(zhè)种年(nián)度周期信号的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数(shù)量也符合这个周期的(de)规律。

所以，科(kē)学家们又在(zài)南(nán)半球建立了(le)一个(gè)几乎相(xiāng)同的(de)实验室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过(guò)暗物(wù)质(zhì)流(liú)的运动特征(zhēng)和第(dì)一(yī)个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到(dào)相同(tóng)的信号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所存在的(de)非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但是(shì)由(yóu)于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数据(jù)支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望(wàng)远镜(jìng)，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的(de)宽视场仪器提供(gōng)的(de)视(shì)野是哈勃(bó)红(十公分有多长 10厘米就是10公分吗hóng)外仪器的(de)100倍。南(nán)希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途(tú)就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的(de)奥秘，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体物(wù)理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬研究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们极有可(kě)能拥有另一种神(shén)秘的(de)效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是(shì)生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么(me)遍(biàn)布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人(rén)类并不(bù)孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个(gè)角落(luò)的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推(tuī)论(lùn)的大前提是(shì)要先找到暗物质存在(zài)的实(shí)际证据。那(nà)么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质(zhì)到(dào)底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持(chí)是我更(gèng)新的动力！

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