宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学(xué)无法解(jiě)释的伊拉克是不是被灭国了“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的证据(jù)，科学家(jiā)们(men)在过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的(de)有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律。往后的(de)几百年来，当天文(wén)学家们发现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨道出现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知(zhī)道(dào)，周围(wéi)一定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过(guò)引(yǐn)力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王(wáng)星运行轨道(dào)的异常，推算并(bìng)且(qiě)发现(xiàn)了(le)海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律所取得(dé)重大(dà)天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上升到星系或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正在研(yán)究和(hé)测量后发(fā)星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所(suǒ)组成(chéng)的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量一般会使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其(qí)质量的范围。

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

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱红移测(cè)量星系(xì)团(tuán)中的各(gè)个星(xīng)系相(xiāng)对于星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量结果出(chū)来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式(shì)所(suǒ)存(cún)在，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产生的引力(lì)是无法(fǎ)将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早就(jiù)应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见(jiàn)的(de)暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据(jù)着(zhe)宇宙中绝(jué)大(dà)部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是(shì)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，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速(sù)度(dù)就会(huì)越慢。但是(shì)他们观测的(de)结(jié)果(guǒ)却让人(rén)感到不可思议(yì)。

随(suí)着与中心距离的增加(jiā)，恒(héng)星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引力(lì)定律(lǜ)，在星系当中如(rú)果没有足(zú)够大的质(zhì)量来(lái)吸引它(tā)们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基(jī)于这种现象，科学家们会(huì)使用(yòng)一种相(xiāng)对(duì)标准的(de)方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出(chū)现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量(liàng)了(le)距离星系中心(xīn)更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学(xué)定(dìng)律。我们的太阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系(xì)位于(yú)银河系(xì)的第(dì)三(sān)悬臂之上，距离(lí)银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太(tài)阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加(jiā)速度(dù)的原因很(hěn)可能就是存(cún)在着一种我们看(kàn)不到的物(wù)质(zhì)，是这些暗物质的(de)引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集(jí)在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现象的(de)原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也(yě)会(huì)出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异。另外(wài)，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一(yī)个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在(zài)暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们(men)使用最先进的望远镜对其(qí)进行(xíng)了(le)40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的(de)另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的(de)附近没有任(rèn)何星系(xì)存在(zài)。造(zào)成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗物质(zhì)的假说之(zhī)外，另(lìng)一(yī)种可能就是人类对引力的(de)理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力(lì)很(hěn)可能在(zài)不同尺度空间中的(de)工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之(zhī)间的(de)相互作(zuò)用则(zé)是不(bù)同的(de)方(fāng)式。对于在星(xīng)系(xì)团之间的(de)相互作用，科学(xué)家还引入(rù)了外部场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会(huì)产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这意味着我们(men)需(xū)要对现(xiàn)在的(de)物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结(jié)。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有(yǒu)关(guān)于暗(àn)物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰(pèng)撞的(de)星系团(tuán)所组成(chéng)，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些(xiē)气体所(suǒ)在(zài)的(de)中间区(qū)域(yù)。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是(shì)不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系(xì)本身并(bìng)不(bù)是(shì)真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么(me)问题，而(ér)是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大(dà)的(de)天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身后(hòu)更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子(zi)弹星系团观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区(qū)域并不是在中间(jiān)，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发(fā)生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过(guò)了(le)这个区(qū)域(yù)，并(bìng)在(zài)两边(biān)形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是暗物(wù)质存在的迄今(jīn)为(wèi)止最(zuì)好的(de)理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆(bào)炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通(tōng)无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各(gè)相同性的微波(bō)辐射。其(qí)中(zhōng)红(hóng)色的部分(fēn)表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分离(lí)后的二值图像进行连(lián)通域提(tí)取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质(zhì)，图(tú)形看起来不应该(gāi)是这(zhè)样(yàng)的，而(ér)随着暗物质的(de)增加，一些峰(fēng)值的幅(fú)度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我们需要的(de)暗(àn)物质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例是(shì)一致的(de)。这就意味着(zhe)。

用了(le)一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了(le)很(hěn)多不同的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互(hù)作(zuò)用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒(lì)子(zi)的(de)存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗物质(zhì)存(cún)在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的(de)几十(shí)年(nián)当(dāng)中，人(rén)类为了(le)寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常(cháng)规物质(zhì)相互作用的(de)“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们(men)已经(jīng)进行了超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何(hé)实(shí)质性的发现(xiàn)，除了一个(gè)地方(fāng)，意(yì)大(dà)利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学(xué)家(jiā)声称观测(cè)到了(le)某种信(xìn)号(hào)。经过了20多年的(de)数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率会在(zài)每年的(de)6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生(shēng)周期性的年(nián)度(dù)信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系(xì)进行移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这样的速度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流(liú)，这个(gè)过程中会产生相应(yīng)的(de)振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另外(wài)半年则(zé)与之相反。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完全(quán)一(yī)致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到(dào)了(le)最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河(hé)系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释，研(yán)究人员们所观(guān)测到的(de)周期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期信号(hào)的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的(de)数(shù)量也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了(le)一(yī)个(gè)几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个(gè)实验室是(shì)一样的。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所(suǒ)存(cún)在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器(qì)提供的(de)视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的(de)100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键(jiàn)的用途就是探索暗(àn)物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们极(jí)有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的(de)效应，这种暗物质(zhì)效应(yīng)，会支(zhī)持(chí)宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会(huì)不会(huì)意味着人类并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗物(wù)质(zhì)正(zhèng)在通(tōng)过(guò)这(zhè)样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论的大前提(tí)是要(yào)先找到暗物质存在的(de)实际证据。那(nà)么小伙伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质到底存不(bù)存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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