宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物(wù)质又(yòu)究竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学(xué)家们在过去(qù)的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了(le)超过50次的长期实(shí)验，但是却没有(yǒu)发(fā)现(xiàn)任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲学数学(xué)原理(lǐ)一(yī)书(shū)中，埃萨(sà)克(kè)牛顿(dùn)发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运(yùn)动的规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道出(chū)现异常，不(bù)符合(hé)万有引力定律的时候，他(tā)们就会(huì)知道，周围(wéi)一定有未(wèi)知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过(guò)天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并(bìng)且发现了(le)海王(wáng)星的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应(yīng)用(yòng)万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量(liàng)后发(fā)星(xīng)系团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数千(qiān)个星系所组成(chéng)的(de)巨(jù)大(dà)星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

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

第二种是动(dòng)力学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移(yí)测量星系团中的各个星系(xì)相对于星(xīng)系团的运动(dòng)速(sù)度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团有99%的(de)质量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的(de)质量并不以可(kě)见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基(jī)发现星系(xì)团中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系(xì)的速度比理论(lùn)上要快得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星(xīng)系(xì)的质(zhì)量所产生(shēng)的引力是无(wú)法将它们束(shù)缚(fù)在星(xīng)系团(tuán)内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一(yī)种神秘(mì)的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物质。

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据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的(de)运行速度就(jiù)会越慢。但是(shì)他(tā)们观测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星(xīng)的(de)旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系(xì)当(dāng)中如果没有足够(gòu)大(dà)的(de)质(zhì)量(liàng)来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存在，这种方(fāng)法就是测量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速(sù)度(dù)。如果(guǒ)出(chū)现异常的结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速(sù)度(dù)并不符合牛(niú)顿的力学(xué)定(dìng)律。我们的(de)太阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳系(xì)位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力(lì)定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是16善哉善哉是什么意思啊，阿弥陀佛善哉善哉善哉是什么意思0千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际速(sù)度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么(me)产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很可能(néng)就是存在着一种我们看(kàn)不到的物(wù)质，是这些暗(àn)物(wù)质(zhì)的引力(lì)效应将星(xīng)系聚(jù)集在了(le)一起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来(lái)越(yuè)多(duō)的(de)研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科(kē)学家根(gēn)据星(xīng)系(xì)外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系(xì)当中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒(héng)星(xīng)之(zhī)间，也(yě)会出现速度(dù)上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银(yín)河系的千分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用正常的物(wù)质和力学(xué)定律来解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附近的(de)另一个大星系(xì)剥(bō)离了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附(fù)近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说(shuō)之外(wài)，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方式是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系尺度(dù)中的(de)天体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)则是(shì)不同的方(fāng)式。对于在(zài)星系团之(zhī)间的相互作用，科学(xué)家还引入(rù)了(le)外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数(shù)百万光年(nián)的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对(duì)彼此特(tè)殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立(lì)，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当(dāng)中还(hái)有关于暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星(xīng)系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体(tǐ)的相互作用就会(huì)导(dǎo)致(zhì)温度(dù)的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大(dà)幅(fú)降低。所以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于(yú)所有这些气体所(suǒ)在(zài)的中(zhōng)间(jiān)区域(yù)。那么我们通(tōng)过什么来验(yàn)证它的质量区(qū)域到(dào)底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些星系(xì)本(běn)身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是(shì)韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是(shì)这(zhè)样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这(zhè)个超大质量的东(dōng)西的(de)引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了(le)扭(niǔ)曲(qū)。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对子弹星(xīng)系团观测的时候(hòu)，发现它的(de)大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也(yě)被认为是(shì)暗物质存(cún)在(zài)的迄今为止最(zuì)好的理论(lùn)证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见善哉善哉是什么意思啊，阿弥陀佛善哉善哉善哉是什么意思(jiàn)光(guāng)终于可(kě)以畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间(jiān)背(bèi)景上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部(bù)分(fēn)表示温(wēn)度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们(men)之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对(duì)前景背景分(fēn)离后的二(èr)值图(tú)像进行连通(tōng)域提取和(hé)标(biāo)记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物(wù)质，图形看起来不应该(gāi)是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测量(liàng)值，我们(men)需要的(de)暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需(xū)要的(de)暗物(wù)质(zhì)比例是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到(dào)这种粒子的(de)存在，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存(cún)在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科(kē)学(xué)家们已经提出了数(shù)十种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也不相同。在(zài)过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的地学实验室(shì)，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼(lóu)高的(de)探(tàn)测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学(xué)家(jiā)声称(chēng)观测(cè)到了(le)某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的(de)事情。探(tàn)测率(lǜ)会在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年(nián)都是一样。一些(xiē)科(kē)学家认(rèn)为这可能是(shì)人类发现暗(àn)物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会产生周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河(hé)系进行(xíng)移(yí)动(dòng)，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质(zhì)流，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕太阳的(de)方(fāng)向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达到完全一(yī)致(zhì)，这(zhè)是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的(de)时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情(qíng)况中，太阳系相对银(yín)河系(xì)的(de)平面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能(néng)有(yǒu)其他的(de)情况，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可能(néng)是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游(yóu)客的数量(liàng)也符(fú)合这(zhè)个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又(yòu)在南(nán)半球建(jiàn)立了一个(gè)几乎相同(tóng)的实验(yàn)室(shì)，这里的季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动(dòng)特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得(dé)到相同(tóng)的(de)信号，就可以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非常有力(lì)的证据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法提(tí)供相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新(xīn)的望(wàng)远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器(qì)提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测(cè)的结(jié)果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如(rú)果暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生(shēng)，或者说(shuō)是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一(yī)步(bù)的证(zhèng)实，那么(me)遍布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不会(huì)意(yì)味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落(luò)的行星(xīng)上，暗物质正在通(tōng)过这样(yàng)的(de)效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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