宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物质存在(zài)的证(zhèng)据，科学家(jiā)们在过去的(de)几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但是却(què)没(méi)有发现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后(hòu)的(de)几(jǐ)百年(nián)来，当天文学家(jiā)们(men)发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力(lì)在摄动(dòng)它(tā)的轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通(tōng)过(guò)天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度(dù)当中，可(kě)当(dāng)我(wǒ)们上升(shēng)到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研究和测(cè)量后(hòu)发星(xīng)系团的(de)质量。这是(shì)一个由数千(qiān)个星系(xì)所(suǒ)组成的巨(jù)大(dà)星系团，这些星系被引力束(shù)缚(fù)在一(yī)起。测量星系团的质(zhì)量一(yī)般会使用到两种方法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是(shì)测(cè)量(liàng)各个星系的(de)光度。

第(dì)二(èr)种是动力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星系(xì)团中的各(gè)个星系相对于(yú)星系团的(de六加一等于几是什么梗，抖音六加一是什么意思)运动速度(dù)。当(dāng)测量结(jié)果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在，我们无(wú)法看(kàn)到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系(xì)的速度比理论上要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星(xīng)系(xì)的质量所产生的引力是无(wú)法将它们束(shù)缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有一(yī)种神(shén)秘的(de)力量在(zài)起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部分不(bù)可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝(jué)大(dà)部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才(cái)再一次(cì)出现。天文(wén)学家维(wéi)拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特在观测(cè)仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测(cè)的结(jié)果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几乎(hū)保持不变(biàn)。可是根据牛(niú)顿的(de)万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如果(guǒ)没有足够(gòu)大的(de)质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会(huì)使(shǐ)用一(yī)种相对(duì)标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果出现(xiàn)异(yì)常的结果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物质的力量(liàng)进(jìn)入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通(tōng)过射电望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)测量(liàng)了距离星(xīng)系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们(men)的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我们的太(tài)阳系(xì)也不(bù)例(lì)外，太阳系(xì)位于(yú)银河系的(de)第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个(gè)实际速度远远大(dà)于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度(dù)的原(yuán)因很可能(néng)就是存(cún)在着一种我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗(àn)物质(zhì)的(de)存在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯一可以解释这个现象(xiàng)的(de)原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现速度上(shàng)的(de)微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一(yī)个(gè)反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒(héng)星(xīng)数量却(què)只有银河系的千分之(zhī)一(yī)。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星系(xì)必须存在(zài)暗物(wù)质，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是科(kē)学家(jiā)们使用(yòng)最先(xiān)进的(de)望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和(hé)力学定律来解释(shì)的。那(nà)么(me)又有人提出(chū)，也许该(gāi)星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物(wù)质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可(kě)能就(jiù)是(shì)人(rén)类对引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面，引力很可(kě)能在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星系和(hé)星团的(de)尺(chǐ)度，引力(lì)之间(jiān)的(de)相互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团之(zhī)间的相互作(zuò)用(yòng)，科(kē)学家还引入(rù)了外部场效应的概念(niàn)，指的是(shì)在(zài)数百(bǎi)万(wàn)光年的(de)规模上，巨(jù)大的质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼此特(tè)殊的效果(guǒ)，这(zhè)个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在(zài)的物(wù)理(lǐ)定律进行(xíng)修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗(àn)物质假说理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质(zhì)存在的其他(tā)的理论证据(jù)，这(zhè)些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙(méng)德(dé)理论所没法解(jiě)释的(de)“引力(lì)透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质(zhì)量都在星系的(de)气体(tǐ)当中。当星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大部(bù)分的质量将位于所(suǒ)有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质量区域到(dào)底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一(yī)张(zhāng)全彩的高清照片，在(zài)照(zhào)片中我们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们(men)地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东西的引力(lì)，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是(shì)超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最(zuì)好的(de)解释方(fāng)法就(jiù)是当星团发(fā)生全部的(de)碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通(tōng)过了这个区域(yù)，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄今为止最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除(chú)此之外，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下(xià)了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示(shì)温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝(lán)色(sè)则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们(men)之间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景背景分(fēn)离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行(xíng)连通(tōng)域提取和标记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看(kàn)起(qǐ)来不应该(六加一等于几是什么梗，抖音六加一是什么意思gāi)是这样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测(cè)量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运(yùn)动所需要的暗(àn)物质(zhì)比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地(dì)解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互(hù)作用。所以如(rú)果能够(gòu)找(zhǎo)到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到底是什(shén)么(me)？科(kē)学家们已经提出(chū)了数十种的假想目(mù)标(biāo)，而要寻(xún)找这(zhè)些(xiē)不同(tóng)的目(mù)标粒(lì)子所需要(yào)的(de)实验方式(shì)也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与六加一等于几是什么梗，抖音六加一是什么意思常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的(de)格兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔(ěr)卑斯(sī)山脉(mài)。

在山(shān)下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地(dì)学实验室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经(jīng)过(guò)了20多年(nián)的数据收(shōu)集，人们发现了(le)一(yī)个有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值(zhí)，然(rán)后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银(yín)河系进行(xíng)移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个(gè)过(guò)程中会产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河(hé)系(xì)的方(fāng)向是一致的(de)，而另外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流(liú)最快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可以用来解释，研(yán)究(jiū)人员们所(suǒ)观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号的差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在南半球建立了(le)一个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的季(jì)节与之前的(de)实验室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里可(kě)以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据了(le)。但是由于这(zhè)个(gè)实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新(xīn)的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提(tí)供的(de)视(shì)野是哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个(gè)关(guān)键的(de)用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了(le)。费米实(shí)验室粒子天体物(wù)理中心的科(kē)学家丹琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生命进化(huà)的(de)一(yī)个重要(yào)因素(sù)。

如果这一(yī)理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落(luò)的(de)行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造(zào)生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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