宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科学无法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什么(me)？人(rén)类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科(kē)学家(jiā)们在过去(qù)的(de)几(jǐ)十年当中进行(xíng)了(le)超过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力(lì)定(dìng)律的时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了海王星(xīng)的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现都是(shì)应(yīng)用万有引力(lì)定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度(dù)当(dāng)中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星系(xì)或者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理(lǐ)学(xué)家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星(xīng)系(xì)团的质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的(de)巨大星系(xì)团，这些星系被引力束(shù)缚在(zài)一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的(de)质量一(yī)般会使用到(dào)两种方法(fǎ)，当两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以(yǐ)确(què)定(dìng)其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种是获得其(qí)"光度(dù)学的(de)质量(liàng)"，需要的数据是测量(liàng)各(gè)个星系的光度(dù)。

第二种是动力学质(zhì)量的(de)计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系(xì)团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的(de)质量并不以(yǐ)可见光的(de)形式(shì)所存在，我(wǒ)们(men)无法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测量速(sù)度的过程中，兹(zī)威基发现星系团中很多(duō)星系的(de)速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的质量所(suǒ)产生(shēng)的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚在星系(xì)团(tuán)内的，它们(men)早就应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是当(dāng)时的人(rén)们对(duì)这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再(zài)一次(cì)出现。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特在(zài)观测仙(xiān)女座(zuò)星系中的(de)恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心(xīn)越(yuè)远的恒星(xīng)在其(qí)轨道上(shàng)的(de)运行速度就会(huì)越慢。但是他们(men)观(guān)测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿(dùn)的万有引(yǐn)力定律，在(zài)星(xīng)系当(dāng)中如果没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一(yī)种相(xiāng)对标准的方法来解释(shì)暗物质的存在，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轴上气体的旋转速度(dù)。如(rú)果出现异常的(de)结果，就认(rèn)为是由(yóu)青金石的五行属性，青金石的五行属性是什么暗物质(zhì)的力(lì)量进入(rù)其中。

于是(shì)科学家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素(sù)，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不(bù)符合(hé)牛顿的力(lì)学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进(jìn)行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际(jì)速度远远大(dà)于(yú)理论速度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我(wǒ)们(men)看(kàn)不到(dào)的物(wù)质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开始相信(xìn)暗物(wù)质的(de)存在。科(kē)学家根(gēn)据星系外(wài)恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出(chū)现(xiàn)速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的(de)星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不(bù)多，但是星系当(dāng)中(zhōng)存在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须(xū)存在暗物(wù)质，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜(jìng)对(duì)其进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的(de)物质和力(lì)学定律来解释的。那(nà)么又有(yǒu)人(rén)提出(chū)，也许该星系的(de)暗物质，已经被(bèi)附(fù)近的(de)另一个大星系剥(bō)离了。奇怪(guài)的(de)是(shì)，它的附(fù)近没(méi)有任何星系(xì)存在。造成这些现(xiàn)象的除了(le)暗(àn)物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是人类对引力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不(bù)同的，这意味(wèi)着在(zài)行(xíng)星系尺度中(zhōng)的(de)天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在(zài)星系团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了外部场效应(yīng)的概(gài)念，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大(dà)的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进(jìn)行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也让很多人(rén)认为暗物质(zhì)假说理论(lùn)就此终结。但(dàn)是在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中还(hái)有(yǒu)关于(yú)暗物(wù)质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为(wèi)37亿(yì)光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的星团，它们(men)大部分(fēn)的普通质(zhì)量都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的相互作用(yòng)就会导致温度(dù)的急剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所在的(de)中间区域。那么(me)我(wǒ)们通过什么(me)来(lái)验证(zhèng)它(tā)的质量区(qū)域到底是不是集中在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以明显地(dì)看到很多星系似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观(guān)测者之间(jiān)。被(bèi)一个(gè)质量(liàng)超级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个超大质(zhì)量的(de)东(dōng)西的引力(lì)，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力透镜效应。这个(gè)巨大的(de)天体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观(guān)测的时候，发现它的大(dà)质量区域并(bìng)不(bù)是(shì)在中间，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发生全(quán)部(bù)的(de)碰撞时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜研(yán)究也被认为是(shì)暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的(de)部(bù)分表示温度较高的(de)区域(yù)，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的(de)温差只有(yǒu)万分之一(yī)。

科学家们通过对前(qián)景(jǐng)背景分(fēn)离后(hòu)的(de)二值图像(xiàng)进行(xíng)连通(tōng)域提取(qǔ)和标(biāo)记(jì)之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应(yīng)该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释(shì)星系(xì)当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意味(wèi)着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解(jiě)释了很多不同的观(guān)测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这(zhè)种粒子的(de)存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学(xué)家们已经提出了数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻(xún)找这些不同的(de)目标粒子(zi)所需(xū)要的(de)实验方式也不相同。在过去的几十年(nián)当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不(bù)会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的(de)实验，却(què)没有任何实质性的发现，除了(le)一(yī)个地方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高(gāo)的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测(cè)到(dào)了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在(zài)每年(nián)的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中(zhōng)每年(nián)都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是人类(lèi)发现暗(àn)物质(zhì)的第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期(qī)性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进行(xíng)移(yí)动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们(men)也在(zài)以这样的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗(àn)物质流，这个过程中会(huì)产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半年(nián)的时间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的(de)方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而(ér)在(zài)6月份的时(shí)候，地球与太阳的(de)方向正好(hǎo)达到完全(quán)一(yī)致，这(zhè)是理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流(liú)最快的时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最(zuì)慢(màn)值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际(jì)的情况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银(yín)河系的平(píng)面呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可(kě)以用来(lái)解释，研究人员们(men)所观测(cè)到的周期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能(néng)有其(qí)他的情况，造(zào)成(chéng)这种年(nián)度周期信号(hào)的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利(lì)游客(kè)的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第一个实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里可(kě)以得到相同的信号(hào)，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存(cún)在的非常有(yǒu)力的证据了。但(dàn)是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截(jié)至(zhì)目前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它的(de)宽视场仪器提供(gōng)的(de)视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的(de)用途就是探(tàn)索暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天(tiān)体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存(cún)在(zài)，它们(men)极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得(dé)到进(jìn)一步青金石的五行属性，青金石的五行属性是什么的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着(zhe)人(rén)类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当(dāng)然，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗(àn)物质存在(zài)的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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