宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科学(xué)无法(fǎ)解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗(àn)物质存在的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的几十年当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的(de)长期实验，但是(shì)却没(méi)有发现任(rèn)何的(de)有(yǒu)效(xiào)证据。除了(le)一(yī)个(gè)地方，在1687年出版的(de)自然(rán)哲学数(shù)学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规(guī)律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天文(wén)学家们发(fā)现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律的时候，他们(men)就会(huì)知道(dào)，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的(de)天体通过引力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发(fā)现都(dōu)是应(yīng)用万有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都(dōu)是在恒星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理学(xué)家(jiā)弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的(de)质量。这是一个由数千(qiān)个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质(zhì)量一般(bān)会使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以(yǐ)确(què)定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光(guāng)度学(xué)的质量(liàng)"，需(xū)要(yào)的数(shù)据是测量(liàng)各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是(shì)利用光谱红移(yí)测量星系团中(zhōng)的各个(gè)星系(xì)相对于星系(xì)团的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以可(kě)见光的形(xíng)式所存在，我们无(wú)法看(kàn)到。最(zuì)诡异(yì)的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中(zhōng)很多星(xīng)系的(de)速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系的(de)质量(liàng)所产生的引力(lì)是(shì)无(wú)法将(jiāng)它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了(le)，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人(rén)们对这样的(de)一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论(lùn)上(shàng)来(lái)说(shuō)，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨道上的(de)运行速(sù)度就(jiù)会越慢。但是他们(men)观(guān)测的结(jié)果却让人感到不可思议(yì)。

随(suí)着(zhe)与中心距(jù)离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不变(biàn)。可(kě)是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们(me五一最适合带孩子去哪旅游，五一带孩子去哪里好玩n)，这些外(wài)围的(de)恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们(men)会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来(lái)解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认(rèn)为是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系(xì)中心(xīn)更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发(fā)现它们的旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例(lì)外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度(dù)应(yīng)该是(shì)160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际(jì)速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是存在着一种我(wǒ)们看不(bù)到(dào)的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也(yě)是从这(zhè)时(shí)开始，越来越(yuè)多的研(yán)究人员开始(shǐ)相信暗(àn)物质(zhì)的存在。科学家根(gēn)据(jù)星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星(xīng)系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科(kē)学家们发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也(yě)会出现速度上的微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学家还发现(xiàn)了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离(lí)地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必(bì)须存(cún)在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科(kē)学家们使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了(le)40个小(xiǎo)时(shí)的详细(xì)测(cè)量(liàng)之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已经(jīng)被附(fù)近的另一个(gè)大星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之(zhī)外，另(lìng)一种可(kě)能(néng)就是人类(lèi)对引力的(de)理解(jiě)还不(bù)够(gòu)全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作方式(shì)是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行星系(xì)尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着它们的(de)轨道，按(àn)照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到(dào)星系和星团的尺度，引力(lì)之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是不(bù)同的方(fāng)式。对(duì)于在星系团(tuán)之(zhī)间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是(shì)在数百万光(guāng)年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立，这意(yì)味着我们需要对(duì)现(xiàn)在的(de)物(wù)理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现也让很(hěn)多(duō)人(rén)认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的(de)其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年(nián)的子(zi)弹(dàn)星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它(tā)们大部分(fēn)的普通质量(liàng)都在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时(shí)候，星(xīng)际(jì)气体的相互作(zuò)用就会(huì)导致(zhì)温(wēn)度(dù)的急剧升高，速度(dù)大(dà)幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间(jiān)区域(yù)。那么我(wǒ)们通(tōng)过什么来验证它的质量区(qū)域到底(dǐ)是不(bù)是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一(yī)张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了(le)，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的(de)观(guān)测者之间。被一个(gè)质量超(chāo)级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥(yáo)远星系(xì)的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所以当人(rén)们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的(de)时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就(jiù)是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接(jiē)通过了这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系(xì)团的引(yǐn)力透镜研(yán)究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最(zuì)古(gǔ)老(lǎo)的(de)光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下(xià)了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部(bù)分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之(zhī)间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离后的二(èr)值图像进(jìn)行连通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会(huì)减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需(xū)要的暗物(wù)质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解(jiě)释(shì)了很多不同的观测(cè)结果。而暗(àn)物质的(de)本(běn)质(zhì)就是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某(mǒu)种类型的(de)粒子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到这种粒子(zi)的(de)存在(zài)，就(jiù)相(xiāng)当于找到了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什(shén)么？科学(xué)家们已经提出了数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些不(bù)同的(de)目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相同。在过(guò)去的几十年当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这些看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实(shí)验，却(què)没(méi)有(yǒu)任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了(le)一个地方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年的数据收(shōu)集，人(rén)们发现了一(yī)个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会(huì)在每(měi)年的(de)6月(yuè)份(fèn)达(dá)到峰值，然(rán)后(hòu)在(zài)11月降到(dào)最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这可(kě)能(néng)是人类发现暗(àn)物质(zhì)的(de)第一个(gè)直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年度(dù)信(xìn)号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太(tài)阳系正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕着银河(hé)系进行移动，那(nà)么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时间，地(dì)球围(wéi)绕太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地(dì)球与太阳的(de)方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而(ér)在(zài)11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管在实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人(rén)员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度(dù)周期信号的差异(yì)也可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分(fēn)、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的数量(liàng)也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的(de)季节(jié)与之前(qián)的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质五一最适合带孩子去哪旅游，五一带孩子去哪里好玩流的运动特征和(hé)第一个实验室(shì)是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的(de)望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的(de)用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目(mù)以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室(shì)粒(lì)子天体物理中(zhōng)心(xīn)的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一(yī)理论得到进(jìn)一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落(luò)的(de)行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大(dà)前提是(shì)要(yào)先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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