宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存在科学无法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质存在的证据，科学家(jiā)们(men)在过去的(de)几十年当(dāng)中进行(xíng)了(le)超过50次的长期实验，但是却(què)没有发(fā)现任何的有效证据。除了(le)一个(gè)地(dì)方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)出(chū)现异常，不符合(hé)万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星(xīng)的(de)发现都是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)所取得(dé)重大天文成就的(de)例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星(xīng)团的(de)尺度，事(shì)情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和测量(liàng)后发星系团的(de)质量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一(yī)起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一般(bān)会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数(shù)据(jù)是测量(liàng)各个星系(xì)的光度。

第(dì)二(èr)种是(shì)动力学(xué)质(zhì)量(liàng)的计(jì)算，是(shì)利用光谱红移测量星系(xì)团中的各(gè)个星系相(xiāng)对于星系(xì)团的运(yùn)动速(sù)度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所存(cún)在，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量(liàng)速(sù)度的过(guò)程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星系(xì)团中很(hěn)多(duō)星系的速度比理论上要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学(xué)定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法将它们(men)束缚在(zài)星系团内的，它们(men)早就应(yīng)该被抛(pāo)出(chū)星(xīng)系团(tuán)之外了，除(chú)非(fēi)有一种神(shén)秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的(de)物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基(jī)提(tí)出了(le)这(zhè)样部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分(fēn)的(de)质(zhì)量。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离(lí)中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速度(dù)就会(huì)越慢。但(dàn)是(shì)他(tā)们观(guān)测的结果却(què)让人(rén)感到不(bù)可思议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增加，恒(héng)星的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万有(yǒu)引力(lì)定律，在星系当中如果没有足(zú)够大(dà)的质量来吸(xī)引它们(men)，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科(kē)学家们会(huì)使用(yòng)一(yī)种相对标(biāo)准的方(fāng)法来解释暗物(wù)质的(de)存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距(jù)离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)。如(rú)果出现异常的(de)结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家(jiā)们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星系(xì)中心更(gèng)远距离(lí)的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并(bìng)不符(fú)合牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我们(men)的太阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的(de)第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这(zhè)个实际(jì)速度(dù)远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是存(cún)在(zài)着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的(de)引力(lì)效应将(jiāng)星系(xì)聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)的(de)原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥(yáo)远恒(héng)星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不(bù)多，但(dàn)是星系当(dāng)中(zhōng)存在的(de)恒(héng)星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银(yín)河系的(de)千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系(xì)中的恒(héng)星运动是可以用正常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出(chū)，也许该(gāi)星(xīng)系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没有任(rèn)何星系存在(zài)。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了(le)暗(àn)物质的假说之(zhī)外(wài)，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力(lì)很可能在不(bù)同(tóng)尺度空间中的工作方(fāng)式(shì)是不(bù)同的，这(zhè)意(yì)味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是(shì)上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系(xì)团之间的(de)相互(hù)作(zuò)用(yòng)，科学家(jiā)还(hái)引入了外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们(men)需要(yào)对(duì)现在的(de)物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这(zhè)些发现也让很(hěn)多(duō)人(rén)认为(wèi)暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗(àn)物质(zhì)存在的(de)其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子(zi)弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的(de)星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部(bù)分(fēn)的(de)普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气体(tǐ)的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所在(zài)的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么(me)来验(yàn)证(zhèng)它(tā)的(de)质量区(qū)域到底是不(bù)是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥(yáo)远的(de)天体(tǐ)和我们(men)地球(qiú)上的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的(de)光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个(gè)现象(xiàng)就是(shì)引力透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对(duì)子(zi)弹星系团观测(cè)的时(shí)候，发现它的(de)大质量区域并(bìng)不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解释方法就是(shì)当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边(biān)形(xíng)成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗(àn)物质存在的迄今为(wèi)止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之(zhī)间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分离后(hòu)的二值图像进行(xíng)连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而(ér)随着暗物质的(de)增加，一些峰(fēng)值的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们(men)需要的(de)暗(àn)物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好(hǎo)地解释(shì)了很多(duō)不同的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本(běn)质就是(shì)宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们(men)不(bù)参与(yǔ)任何(hé)其(qí)他的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找(zhǎo)到(dào)这(zhè)种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在(zài)的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了(le)数(shù)十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不(bù)相同。在(zài)过去的(de)几十年当中，人类(lèi)为了(le)寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次(cì)的(de)实验，却没(méi)有任何实质性的发(fā)现，除了(le)一个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地(dì)学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的(de)探测器，一直致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒子的(de)周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号(hào)。经过了20多(duō)年的数据收集(jí)，人们(men)发现(xiàn)了一个(gè)有趣的事情。探测(cè)率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些(xiē)科学(xué)家认为(wèi)这可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质(zhì)的第(dì)一(yī)个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳(yáng)系正在(zài)以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会(huì)产(chǎn)生相应的振荡，同时地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有半年的(de)时间，地球围绕太阳的(de)方向与太(tài)阳环绕银河系的(de)方向是(shì)一致的，而另(lìng)外半(bàn)年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达(dá)到(dào)完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质流最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到(dào)了最慢(màn)值。尽管在(zài)实(shí)际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成(chéng)这(zhè)种年度周(zhōu)期信号的差异也(yě)可能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山上的(de)积(jī)雪，甚至连意大(dà)利(lì)游(yóu)客的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南(nán)半球建(jiàn)立(lì)了(le)一(yī)个几乎相同的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季(jì)节(jié)与之前的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里，地球(qiú)穿(chuān)过(guò)暗(àn)物质(zhì)流的运(yùn)动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗物质(zhì)所存在的(de)非常有力的证(zhèng)据(jù)了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截(jié)至目前还(hái)无(wú)法提供相应(yīng)的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的宽视场(chǎng)仪器(qì)提(tí)供的视野(yě)是哈(hā)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(guān)键(jiàn)的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的(de)奥(ào)秘，对于探(tàn)测(cè)的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子(zi)天(tiān)体物(wù)理中心(xīn)的(de)科(kē)学(xué)家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神秘的(de)效(xiào)应，这(zhè)种暗物(wù)质效应(yīng)，会支(zhī)持宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的(de)一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会迪奥丝绒和哑光有什么区别，迪奥丝绒和哑光哪种好看意(yì)味着人类并不孤(gū)单呢(ne)？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某个(gè)角落的行星上，暗迪奥丝绒和哑光有什么区别，迪奥丝绒和哑光哪种好看物质正在通(tōng)过这(zhè)样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论(lùn)的大(dà)前提是(shì)要先找到暗(àn)物质存(cún)在(zài)的实际(jì)证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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