宇(yǔ)宙是“人(rén)为(wèi)制造(zào)”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家们(men)在过去的几十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发现任(rèn)何(hé)的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运(yùn)动的(de)规律。往后的几百年(nián)来(lái)，当天文学家们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨道出现(xiàn)异常，不符(fú)合(hé)万(wàn)有引力(lì)定律的(de)时候(hòu)，他们就会知道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天(tiān)奶茶色口红适合什么肤色的人，肉桂奶茶色口红适合什么肤色王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发(fā)现了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是(shì)应用(yòng)万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)所取(qǔ)得(dé)重大天文成就的例(lì)子。但是(shì)这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上升到星系或(huò)者是(shì)星团的尺度(dù)，事情(qíng)就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗(fú)里茨兹威基正(zhèng)在研究和(hé)测量后发星系团的(de)质量(liàng)。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系(xì)所组成的巨大星系(xì)团，这些星(xīng)系(xì)被(bèi)引力束(shù)缚在一(yī)起。测(cè)量星系团的质量一(yī)般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以确(què)定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是(shì)动力(lì)学(xué)质量的(de)计(jì)算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测量星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是(shì)“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系(xì)的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产(chǎn)生的(de)引力(lì)是无(wú)法将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了(le)，除(chú)非有一(yī)种神(shén)秘的(de)力量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量(liàng)。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再(zài)一次出(chū)现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特(tè)在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中(zhōng)的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人(rén)感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够(gòu)大的质量(liàng)来(lái)吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使(shǐ)用(yòng)一种相对标(biāo)准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量(liàng)星系(xì)当中气体在(zài)X轴上距(jù)离星系中心的距(jù)离(lí)，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速度。如果出(chū)现异常的结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质的力量(liàng)进(jìn)入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距(jù)离的(de)氢元(yuán)素，发现它(tā)们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳(yáng)系(xì)也(yě)不例外，太阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远(yuǎn)远大(dà)于(yú)理(lǐ)论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着(zhe)一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星(xīng)系聚(jù)集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员开(kāi)始相(xiāng)信暗(àn)物质的存(cún)在。科学(xué)家(jiā)根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现象(xiàng)的原因(yīn)。在(zài)一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科(kē)学(xué)家们发(fā)现，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出现速度(dù)上(shàng)的(de)微小差(chà)异。另(lìng)外(wài)，天文(wén)学家还发(fā)现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的(de)千分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先(xiān)进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发(fā)现星系(xì)中(zhōng)的(de)恒(héng)星(xīng)运动是可以用正(zhèng)常的(de)物(wù)质和(hé)力学定律(lǜ)来解释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也许该星(xīng)系的暗物(wù)质，已经被附近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近(jìn)没(méi)有(yǒu)任何(hé)星系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的(de)假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可(kě)能(néng)就是人类(lèi)对引(yǐn)力的理解还不(bù)够全面(miàn)，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺度(dù)空(kōng)间(jiān)中的(de)工作方(fāng)式是(shì)不(bù)同的，这(zhè)意味着在行星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解的方式(shì)运动。但是(shì)上升(shēng)到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用则是不(bù)同的方式。对于(yú)在星(xīng)系团之间(jiān)的相互作用，科(kē)学家(jiā)还引入了外部场效(xiào)应的(de)概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在(zài)的(de)物(wù)理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇奶茶色口红适合什么肤色的人，肉桂奶茶色口红适合什么肤色宙(zhòu)当(dāng)中还有关于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这(zhè)样的(de)星团，它们(men)大部分的(de)普通(tōng)质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于所有这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区(qū)域(yù)。那么我们通过什么来验(yàn)证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底(dǐ)是不(bù)是(shì)集中在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传(chuán)回了宇宙当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高清照片，在照片(piàn)中我们(men)可以明(míng)显(xiǎn)地看(kàn)到很多星系似乎被拉(lā)伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级巨大(dà)的天(tiān)体(tǐ)遮(zhē)挡，这个(gè)超(chāo)大(dà)质量(liàng)的东西的引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们(men)对子弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质量区域并不(bù)是在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测(cè)到的质(zhì)量(liàng)气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研(yán)究也(yě)被认为是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了(le)。经过(guò)了(le)130多(duō)亿年(nián)之后，这些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景上留下了(le)各相同(tóng)性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学(xué)家们(men)通过对前(qián)景背景分(fēn)离后的二(èr)值图像(xiàng)进行(xíng)连通域提取(qǔ)和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的幅度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数(shù)字(zì)与解释星系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在着(zhe)某种类型的(de)粒子，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于(yú)找到(dào)了暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是(shì)什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子所需(xū)要的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看(kàn)不(bù)见(jiàn)、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与常(cháng)规物质(zhì)相互作用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没(méi)有任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上最大的地(dì)学(xué)实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的(de)探测器，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这(zhè)可能(néng)是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕着(zhe)银河系进行移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这(zhè)样的(de)速度(dù)在穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个过程中会(huì)产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕(rào)太(tài)阳的方向与太(tài)阳环绕银河系(xì)的方向(xiàng)是一致(zhì)的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的(de)方(fāng)向正好达到完(wán)全一(yī)致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物(wù)质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银河(hé)系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜(xié)，但是这并不(bù)影响这个(gè)理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家认为这(zhè)可以用(yòng)来解释，研究人员们所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年(nián)度(dù)周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分(fēn)、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连(lián)意大(dà)利游(yóu)客的数量(liàng)也(yě)符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的(de)实(shí)验室，这里(lǐ)的季(jì)节与之前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的(de)证据(jù)了。但是由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的望远镜，这台太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的视(shì)野是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键(jiàn)的用途就是探索暗物质背(bèi)后的(de)奥秘，对(duì)于探测(cè)的(de)结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到(dào)进一(yī)步(bù)的证实(shí)，那(nà)么(me)遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会(huì)意(yì)味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗(àn)物(wù)质正在通过(guò)这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提(tí)是要先找到暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙伴们(men)，你们(men)觉(jué)得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持是(shì)我(wǒ)更新(xīn)的(de)动力！

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