宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在科学(xué)无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家(jiā)们(men)在过去的几十年当中进行(xíng)了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是(shì)却没有(yǒu)发现任何的(de)有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现(xiàn)异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定律(lǜ)的(de)时候，他们就会知道，周围一定有未知(zhī)的天(tiān)体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王星运(yùn)行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用(yòng)万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)所取得重(zhòng)大天文成就的(de)例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗(fú)里(lǐ)茨(cí)兹威(wēi)基正在研究和测量(liàng)后(hòu)发星系团(tuán)的质(zhì)量(liàng)。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的(de)巨大星系团，这些星系(xì)被引(yǐn)力束缚在一起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量一般(bān)会(huì)使用(yòng)到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的(de)数据是测量各(gè)个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种是(shì)动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的各(gè)个星(xīng)系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是(shì)“光度学质量(liàng)”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座(zuò)星系(xì)团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们无(wú)法看到。最诡异(yì)的(de)是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系的速度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星系的质(zhì)量所(suǒ)产生(shēng)的引力是(shì)无法(fǎ)将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团内的，它们(men)早就(jiù)应(yīng)该被抛出星系团之(zhī)外了(le)，除(chú)非有一(yī)种神(shén)秘的(de)力量在(zài)起作用(yòng)，这种力(lì)量来源(yuán)于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据(jù)着(zhe)宇(yǔ我们人类属于什么动物，人类属于什么动物门)宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福特在(zài)观(guān)测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的(de)恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测(cè)的结果却(què)让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当(dāng)中如果没有足够大的(de)质量(liàng)来吸(xī)引(yǐn)它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科(kē)学(xué)家们会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物(wù)质的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的(de)结(jié)果(guǒ)，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜(jìng)测(cè)量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)并不符合牛(niú)顿的(de)力学(xué)定律。我们的(de)太阳系也(yě)不(bù)例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银(yín)河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速(sù)度，那么(me)产生以上这种向心(xīn)加速度的(de)原因很可能就是存在着一(yī)种我们(men)看不到的(de)物质，是这些暗(àn)物质(zhì)的引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚(jù)集(jí)在(zài)了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信(xìn)暗物质(zhì)的存在。科学家根(gēn)据(jù)星系(xì)外恒星轨道的(de)速度(dù)，估算在星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的(de)质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的(de)原因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学(xué)家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差我们人类属于什么动物，人类属于什么动物门异。另外，天(tiān)文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系不(bù)多，但是星系当中(zhōng)存在的恒(héng)星(xīng)数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星(xīng)系必(bì)须存在(zài)暗物质，否则(zé)就会分崩离(lí)析。但是科学(xué)家们使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发(fā)现(xiàn)星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常的物质(zhì)和力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么又有人(rén)提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些(xiē)现象的(de)除了暗物质的假说(shuō)之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引力的理(lǐ)解还(hái)不够全面，引(yǐn)力(lì)很(hěn)可能(néng)在不同(tóng)尺度空间中的工作方式(shì)是不同(tóng)的，这意味着在行星系(xì)尺度(dù)中的天体会(huì)沿着(zhe)它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之(zhī)间的(de)相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效(xiào)应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之(zhī)间会产(chǎn)生(shēng)对(duì)彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定律进(jìn)行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理(lǐ)论就(jiù)此终结(jié)。但是(shì)在(zài)宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存在的(de)其他的理论证据(jù)，这(zhè)些(xiē)理论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的(de)星团，它们大部(bù)分的(de)普通质量都(dōu)在星系的(de)气体当中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气体的相互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在(zài)理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将(jiāng)位于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通(tōng)过(guò)什么(me)来(lái)验证(zhèng)它(tā)的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些(xiē)星(xīng)系本身并不是真的(de)被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么(me)问(wèn)题(tí)，而是这(zhè)样(yàng)极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观(guān)测者(zhě)之间(jiān)。被一个质量超级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测(cè)的(de)时候，发现(xiàn)它的大(dà)质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法(fǎ)就是当星团发生全部(bù)的(de)碰撞(zhuàng)时(shí)，可(kě)被观测到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了(le)中间，暗(àn)物质(zhì)则直接通过了这个区域，并在(zài)两(liǎng)边形成(chéng)了(le)引力透镜。对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团的引力透(tòu)镜(jìng)研究(jiū)也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的(de)光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了(le)130多(duō)亿(yì)年之后，这些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们通(tōng)过(guò)对前(qián)景背景分离后的(de)二值图像进行连(lián)通域提取和(hé)标记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来(lái)不(bù)应该是这样的(de)，而随着暗物(wù)质的(de)增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变(biàn)得(dé)看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物(wù)质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作用，只通(tōng)过(guò)引力来相互(hù)作用。所以如(rú)果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科(kē)学家们已经提出了数(shù)十种的假想目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年(nián)当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的(de)“暗物质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了超(chāo)过50次(cì)的实验(yàn)，却没有任何实(shí)质性的发现(xiàn)，除了(le)一个地方，意大利的格(gé)兰萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的(de)地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器，一直致力(lì)于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学(xué)家声称(chēng)观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的数(shù)据(jù)收集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而(ér)且在20年(nián)当中每年都是(shì)一(yī)样。一些科学家(jiā)认为这(zhè)可(kě)能是(shì)人(rén)类(lèi)发现暗(àn)物质(zhì)的(de)第一个直(zhí)接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的(de)年(nián)度信号呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移(yí)动(dòng)，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在(zài)以这样的速度(dù)在穿越着(zhe)暗(àn)物质(zhì)流，这个(gè)过(guò)程(chéng)中会产生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银(yín)河系的方向是(shì)一致的(de)，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际(jì)的情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河(hé)系(xì)的平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情我们人类属于什么动物，人类属于什么动物门况，造成这种年(nián)度周期信号的差(chà)异也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也(yě)符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家(jiā)们又在(zài)南半(bàn)球建立了(le)一个(gè)几乎相(xiāng)同的实验室(shì)，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动(dòng)特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非(fēi)常有力(lì)的(de)证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不(bù)久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法提供(gōng)相应的数(shù)据支持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器(qì)提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个(gè)关键的(de)用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一(yī)种神秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质(zhì)效(xiào)应，会(huì)支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说是生命(mìng)进化的(de)一个重(zhòng)要(yào)因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得(dé)到(dào)进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到(dào)暗物质(zhì)存在的实(shí)际(jì)证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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