宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了(le)寻找暗物质存在(zài)的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却没有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据。除(chú)了一个(gè)地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的(de)自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了(le)万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文(wén)学(xué)家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合(hé)万有引力(lì)定律的(de)时(shí)候，他们就会知道(dào)，周围一定(dìng)有未知的天体通过(guò)引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得重大天文(wén)成就的(de)例(lì)子(zi)。但(dàn)是这些发(fā)现(xiàn)都是(shì)在恒(héng)星系(xì)统的(de)尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量(liàng)一(yī)般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法(fǎ)结(jié)果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利(lì)用(yòng)光(guāng)谱红移测量(liàng)星(xīng)系(xì)团中的各个星(xīng)系相对于星系(xì)团的运动(dòng)速(sù)度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形(xíng)式所存在，我们(men)无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量(liàng)速度的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很多星系(xì)的(de)速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质(zhì)量所产(chǎn)生的(de)引力是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它(tā)们早就应该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了(le)，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物(wù)质(zhì)。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这(zhè)样(yàng)部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大(dà)部分(fēn)的质量。只是(shì)当时的(de)人们对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但(dàn)是他们(men)观测(cè)的结(jié)果却让人(rén)感到不(bù)可思议。

随着与中心(xīn)距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足够大(dà)的(de)质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的方法来(lái)解释暗物(wù)质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上(shàng)距离(lí)星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如(rú)果出(chū)现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是科(kē)学家们(men)通(tōng)过(guò)射电望远镜测(cè)量了距离星系(xì)中心更远距(jù)离的氢元(yuán)素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例(lì)外(wài)，太阳系位于(yú)银河(hé)系(xì)的第三(sān)悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存(cún)在着一种我们看不到的物质，是(shì)这(zhè)些(xiē)暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗(àn)物质的(de)存在(zài)。科学家根据星系外(wài)恒星(xīng)轨(guǐ)道的(de)速(sù)度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释(shì)这个现象的(de)原因。在一项新的(de)研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差(chà)异(yì)。另(lìng)外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河系(xì)不(bù)多(duō)，但是星系当中存(cún)在的恒(héng)星数量(liàng)却(què)只有银河(hé)系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科(kē)学家(jiā)们(men)使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细(xì)测(cè)量之后(hòu)，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的(de)物质和力学定律来(lái)解释的。那(nà)么(me)又有人提出，也(yě)许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的(de)是，它的(de)附近没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成这些(xiē)现象的除了(le)暗物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就(jiù)是人类对引力的理解(jiě)还不(bù)够全(quán)面(miàn)，引力(lì)很可能在不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同的(de)，这(zhè)意(yì)味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会沿(yán)着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我们所理解(jiě)的方式运(yùn)动。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互作用则是(shì)不同的方式。对(duì)于(yú)在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引入了(le)外(wài)部场效应的(de)概(gài)念，指的(de)是在数(shù)百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着我们需要对现(xiàn)在(zài)的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他的(de)理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所(suǒ)没法(fǎ)解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样为什么家人的核酸检测都出来了,我的还没有出来，和家人一起做的核酸检测为什么我的没出结果的星(xīng)团，它们大部分的普(pǔ)通质量(liàng)都在(zài)星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际(jì)气体的(de)相互作用就会导致温度(dù)的急(jí)剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它的(de)质(zhì)量(liàng)区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多(duō)星系似乎(hū)被(bèi)拉伸(shēn)产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了(le)什么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球(qiú)上的观(guān)测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人(rén)们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现(xiàn)它(tā)的大质(zhì)量区域并不是在中间(jiān)，而(ér)是(shì)在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方(fāng)法就(jiù)是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被(bèi)卡在(zài)了中间(jiān)，暗物(wù)质则直接通过了(le)这个区域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今(jīn)为止最好的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年(nián)之后，可(kě)见光(guāng)终于可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下(xià)了各(gè)相同性(xìng)的微波辐射。其中红(hóng)色(sè)的部分表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色(sè)则(zé)表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但实际(jì)上(shàng)它们之间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们(men)通过对前(qián)景背景分(fēn)离后的二值图像进行连(lián)通域(yù)提(tí)取和标(biāo)记(jì)之后(hòu)发现，如(rú)果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不(bù)应该(gāi)是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测量(liàng)值，我们(men)需要的暗(àn)物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒(héng)星运动所需(xū)要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测(cè)结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力来相互(hù)作用。所以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在的(de)实际证据。这种粒子到(dào)底是(shì)什么？科学家们(men)已(yǐ)经(jīng)提出了(le)数十种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的(de)实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人(rén)类为了(le)寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与常规物(wù)质相(xiāng)互(hù)作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已经(jīng)进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的实验，却没有任(rèn)何(hé)实(shí)质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个(gè)三层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们(men)发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每(měi)年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些(xiē)科(kē)学家(jiā)认为这可能是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的(de)第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以这样(yàng)的(de)速(sù)度在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向(xiàng)是一(yī)致的，而另(lìng)外半年(nián)则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方(fāng)向正好达到完全一(yī)致(zhì)，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质流(liú)最快的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了(le)最慢值(zhí)。尽管在实际的(de)情况中，太阳系(xì)相对(duì)银河系(xì)的平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜(xié)，但是这并不影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可以用来(lái)解释，研究(jiū)人员们(men)所观(guān)测到的周期性(xìng)信号(hào)。当然也可(kě)能(néng)有其他(tā)的情况，造成这种年度(dù)周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连(lián)意大利游客的数(shù)量也符合这个(gè)周(zhōu)期的规(guī)律。

所(suǒ)以(yǐ)，科(kē)学家们又在南半球建立(lì)了一个几乎相同的(de)实验室，这里(lǐ)的季(jì)节与之前的(de)实验室(shì)正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球穿过(guò)暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运动特征和第一个实验室是(shì)一(yī)样的(de)。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以(yǐ)得(dé)到(dào)相同的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于(yú)这个(gè)实验(yàn)室(shì)刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截(jié)至(zhì)目(mù)前还(hái)无法提供相应的数(shù)据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个关键的用途就(jiù)是探索暗物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于探(tàn)测(cè)的(de)结果，我们(men)只能(néng)拭(shì)目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子(zi)天体物(wù)理中心的(de)科(kē)学家丹(dān)琥珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能(néng)拥有另一(yī)种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持(chí)宇宙当(dāng)中生(shēng)命的诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命(mìng)进化的(de)一个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上(shàng)，暗(àn)物(wù)质正在通过(guò)这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的(de)大前提是要先找到(dào)暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质(zhì)到底存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持是(shì)我更新(xīn)的动力！

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