宇(yǔ)宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学(xué)家(jiā)们在(zài)过去的几十年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲学数(shù)学(xué)原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道(dào)出现异(yì)常，不符(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(zhī)的天体通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发现了海(hǎi)王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的(de)发现都是(shì)应用万有引力定(dìng)律所取得重大天文成就的例(lì)子。但(dàn)是(shì)这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度(dù)当中(zhōng)，可当(dāng)我们上升到星系或(huò)者是星团的(de)尺度，事情就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引力(lì)束缚(fù)在一起(qǐ)。测(cè)量星(xīng)系团(tuán)的质量一(yī)般会(huì)使用(yòng)到两种方法，当两种方法结(jié)果一(yī)致，就可以确(què)定其质(zhì)量的范围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光(guāng)度学的质量"，需要(yào)的(de)数据是测量(liàng)各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的(de)计(jì)算(suàn)，是(shì)利用光谱红(hóng)移测(cè)量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系相对于(yú)星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基(jī)彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的(de)质量(liàng)并不以可见(jiàn)光(guāng)的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡异(yì)的是(shì)，在测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的速度(dù)比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系的质量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚在(zài)星(xīng)系团(tuán)内的，它们(men)早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除(chú)非有一(yī)种神秘的力(lì)量在起作用，这(zhè)种力量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是它(tā)们却占据(jù)着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大(dà)部(bù)分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再一(yī)次出(chū)现。天(tiān)文学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特在观(guān)测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星运动。理论(lùn)上来(lái)说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢(màn)。但是他们观测(cè)的(de)结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距(jù)离的(de)增加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)几乎(hū)保持(chí)不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的(de)恒星早就被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了(le)。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解释暗物质的存(cún)在，这种方(fāng)法就是测量(liàng)星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物(wù)质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距(jù)离星(xīng)系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定律。我(wǒ)们的(de)太阳(yáng)系(xì)也(yě)不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之上(shàng)，距(jù)离银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度(dù)围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产生(shēng)以上(shàng)这种向心加速(sù)度的原因很可能就是(shì)存在(zài)着一种我(wǒ)们(men)看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力(lì)效应将星(xīng)系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的(de)研究人员(yuán)开始相信暗(àn)物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的(de)速度，估算在星系(xì)当(dāng)中暗物(wù)质的质量占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一(yī)项(xiàng)新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却(què)只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则(zé)就会(huì)分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使用(yòng)最先进的(de)望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细(xì)测(cè)量(liàng)之(zhī)后，发现(xiàn)星系(xì)中的(de)恒星运动是(shì)可以用正常(cháng)的(de)物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近没有(yǒu)任何星(xīng)系存(cún)在(zài)。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的理解还(hái)不够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空间(jiān)中的工作方式(shì)是不同(tóng)的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团的(de)尺度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作用则是不(bù)同的方式。对(duì)于在星系团之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大的(de)质量(liàng)之间会产生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立(lì)，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认为暗物质假说理论(lùn)就此(cǐ)终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中还有关于(yú)暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的其(qí)他的理论证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)所没法解(jiě)释的(de)“引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿(yì)光年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域(yù)。那么我(wǒ)们(men)通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是(shì)集中在中间呢(ne)？前(qián)不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片中我们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大的形变。其(qí)实这(zhè)些星系本(běn)身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问题，而是(shì)这(zhè)样极遥远的天体和(hé)我们地球上(shàng)的观(guān)测者(zhě)之(zhī)间(jiān)。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的(de)东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系的光都发(fā)生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时(shí)候，发现它的(de)大质(zhì)量区(qū)域并不是(shì)在中(zhōng)间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的(de)解释方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观(guān)测到的(de)质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗物质则(zé)直接(jiē)通过了这个区域，并在两边(biān)形(xíng)成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团(tuán)的(de)引力(lì)透镜研(yán)究也被认为是暗(àn)物(wù)质存(cún)在的(de)迄(qì)今(jīn)为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分离(lí)后(hòu)的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提(tí)取和(hé)标记(jì)之后(hòu)发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大(dà)约是普(pǔ)通物质(zhì)的(de)5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解(jiě)释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗物(wù)质比例是(shì)一致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个(gè)简单的理论框架(jià)，就很好地解释(shì)了很多不同(tóng)的(de)观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其(qí)他的电磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来相(xiāng)互(hù)作用。所以如果能够找(zhǎo)到(dào)这(zhè)种粒子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经(jīng)提出了数十种的(de)假想目标，而要(yào)寻(xún)找这些不同的目标粒(lì)子所(suǒ)需要的(de)实验方式(shì)也(yě)不相同。在过去的几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与常规(guī)物(wù)质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行了超(chāo)过50次(cì)的实验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的发(fā)现，除(chú)了(le)一个(gè)地方(fāng)，意大(dà)利的(de)格兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地下(xià)矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的地学实验(yàn)室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学(xué)家声(shēng)称观测到(dào)了某种信号。经过了(le)20多年的数据(jù)收集，人们发(fā)现了(le)一个(gè)有趣的(de)事(shì)情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一(yī)样(yàng)。一些科(kē)学家认为这可能(néng)是人(rén)类(lèi)发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会(huì)产生周期性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银河(hé)系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时(shí)地球又(yòu)以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而(ér)另外半年则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份的时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向正好达(dá)到完全一致，这是理论上(shàng)地(dì)球(qiú)穿越暗(àn)物(wù)质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太阳系(xì)相对银河(hé)系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可(kě)以用来解(jiě)释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性信号。当然也(yě)可(kě)能有其他(tā)的情(qíng)况，造(zào)成这种年(nián)度周期(qī)信(xìn)号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合(hé)这个周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又在(zài)南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的(de)实(shí)验室(shì)正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相同的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物质所存(cún)在的非常有力的证据(jù)了。但是(shì)由于(yú)这(zhè)个实验室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在2025年，开心的笑了是地还是得，开心地笑是什么笑NASA将(jiāng)会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪(yí)器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一个关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果，我们只开心的笑了是地还是得，开心地笑是什么笑: #ff0000; line-height: 24px;'>开心的笑了是地还是得，开心地笑是什么笑能拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒(lì)子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种(zhǒng)神秘的(de)效应，这种暗物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某个(gè)角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据(jù)。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们(men)觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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