宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造(zào)”的？为(wèi)何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们在过去(qù)的几十年当中进行了(le)超过50次(cì)的长期实验(yàn)，但(dàn)是却(què)没有发现任(rèn)何的有效证据(jù)。除(chú)了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的(de)自(zì)然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们(men)就会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星的发(fā)现都是(shì)应用万有(yǒu)引力定律所取得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例(lì)子(zi)。但是这(zhè)些发(fā)现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们(men)上升到星系(xì)或(huò)者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变(biàn)得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威基(jī)正在(zài)研究和(hé)测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质量的范围。

第(dì)一种是获得其(qí)"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各(gè)个星系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是动力(lì)学质(zhì)量的计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团(tuán)中(zhōng)的各个星系(xì)相(xiāng)对于星系(xì)团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%纵有万般不舍的下一句是什么成语，纵有万般不舍啥意思的(de)质量消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质量(liàng)并(bìng)不以可(kě)见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团中很(hěn)多星系的(de)速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力(lì)是(shì)无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之(zhī)外了(le)，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量(liàng)在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是(shì)当(dāng)时的(de)人们(men)对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特福(fú)特在(zài)观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在其(qí)轨道(dào)上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人(rén)感到不(bù)可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗物质(zhì)的存(cún)在，这(zhè)种方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗(àn)物质的力量进(jìn)入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们通(tōng)过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们(men)的(de)旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太(tài)阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系(xì)位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万(wàn)有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系(xì)正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于(yú)理论(lùn)速度，那么产生以上这(zhè)种向(xiàng)心(xīn)加速度的(de)原(yuán)因很可(kě)能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来(lái)越多的研(yán)究人员(yuán)开始相信暗物质的存(cún)在(zài)。科学家根据星系外(wài)恒星(xīng)轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质(zhì)量占整个(gè)星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可(kě)以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现(xiàn)了一(yī)个(gè)反(fǎn)常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银河系(xì)不多(duō)，但(dàn)是星系(xì)当中存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银(yín)河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在理论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学(xué)家们使用最先进的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用(yòng)正常的物质(zhì)和力学定律来解释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系的暗物(wù)质(zhì)，已经(jīng)被附近(jìn)的(de)另(lìng)一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星(xīng)系存(cún)在。造成这(zhè)些(xiē)现象的除了暗物质的(de)假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是人类对(duì)引力的理解还不(bù)够全(quán)面，引力(lì)很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道(dào)，按(àn)照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的相互作用则是不同的方式。对于在(zài)星系团(tuán)之间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家还(hái)引入了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特(tè)殊的(de)效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这意(yì)味着(zhe)我们需要(yào)对现在的物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认(rèn)为暗(àn)物质(zhì)假说(shuō)理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证(zhèng)据(jù)是蒙德(dé)理论所没法解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的(de)星团，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系的(de)气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会导致温度的急(jí)剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的(de)质量将位(wèi)于所有这(zhè)些气体所在(zài)的(de)中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们(men)通过(guò)什么来验证它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系(xì)本身(shēn)并不(bù)是真的被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的(de)观测(cè)者之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的(de)东西的(de)引力(lì)，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)就是(shì)引(yǐn)力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大的(de)天体可能是超大质(zhì)量(liàng)的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大(dà)质量(liàng)区域并不是(shì)在中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则(zé)直(zhí)接通过(guò)了这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜研究也被认(rèn)为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万年(nián)之(zhī)后，可见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下(xià)了各相同性的微(wēi)波辐(fú)射(shè)。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但实(shí)际上它们之(zhī)间的温差只有万分之(zhī)一。

科学(xué)家们通过对前景背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗(àn)物(wù)质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大约是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系(xì)当中恒星运动所需要的暗物(wù)质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好地(dì)解释(shì)了很(hěn)多不同的观测结果。而(ér)暗(àn)物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型(xíng)的(de)粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在，就相当于找到(dào)了暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的实际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科学家们已经提(tí)出(chū)了数十种的假想目标(biāo)，而(ér)要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的(de)目标粒子所需要的实验(yàn)方式也(yě)不相(xiāng)同。在过去的(de)几十年当中(zhōng)，人类为了(le)寻(xún)找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行(xíng)了超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地(dì)下(xià)矿井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大(dà)的地学(xué)实验(yàn)室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子(zi)的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到(dào)了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中每年(nián)都是一(yī)样。一些(xiē)科学家认为这可能是(shì)人类发(fā)现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么(me)暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以220公里/秒的(de)速度围(wéi)绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流(liú)，这个(gè)过程(chéng)中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的(de)方向是一致(zhì)的，而(ér)另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地球(qiú)与太(tài)阳的(de)方向正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在(zài)实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系(xì)的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的(de)季节与之前的实(shí)验室(shì)正(zhèng)好(hǎo)相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第(dì)一个(gè)实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是(shì)由于这个(gè)实验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至目前还(hái)无法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键(jiàn)的(de)用途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们(men)极有可(kě)能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是生命进化(huà)的一个重要(yào)因素(sù)。

如纵有万般不舍的下一句是什么成语，纵有万般不舍啥意思果这一理(lǐ)论得(dé)到进一步的证实，那(nà)么遍(biàn)布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质会不(bù)会(huì)意味着人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正(zhèng)在(zài)通过这(zhè)样的(de)效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在(zài)的(de)实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质到底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的(de)动力！

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