宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科(kē)学(xué)家们在过去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是(shì)却(què)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(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的手机灯可以当美甲灯吗，下载一个紫光灯手电筒几(jǐ)百年来，当天文学(xué)家们发现(xiàn)某(mǒu)些(xiē)天体(tǐ)运行(xíng)轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的(de)天体(tǐ)通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且(qiě)发现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得(dé)重大天文成就的例子(zi)。但是这些(xiē)发现(xiàn)都是(shì)在恒(héng)星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量后发星(xīng)系(xì)团的(de)质量。这是一(yī)个由数(shù)千个星系所组成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一(yī)般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据是测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第二种是动(dòng)力(lì)学(xué)质量(liàng)的(de)计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系(xì)相对于星(xīng)系(xì)团的(de)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”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系(xì)团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形式所存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是(shì)，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系(xì)的速度比理(lǐ)论上(shàng)要(yào)快(kuài)得多，按照牛(niú)手机灯可以当美甲灯吗，下载一个紫光灯手电筒顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力(lì)是无法将(jiāng)它们(men)束(shù)缚在星(xīng)系(xì)团内的(de)，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有一种神(shén)秘的力(lì)量在起(qǐ)作用，这(zhè)种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发(fā)散(sàn)光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它们却(què)占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才(cái)再一次(cì)出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特(tè)在观测(cè)仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观(guān)测的结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加(jiā)，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎保持不变。可(kě)是(shì)根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些(xiē)外围(wéi)的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种现象，科学(xué)家(jiā)们会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物(wù)质的存在(zài)，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星(xīng)系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上(shàng)距离星系(xì)中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认(rèn)为是由暗物(wù)质的力量(liàng)进入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们(men)通过射电望远镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系的(de)第(dì)三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有引力(lì)定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际(jì)上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那(nà)么产生以上这种(zhǒng)向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可能就是存在(zài)着一种我们看不到的(de)物(wù)质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科(kē)学(xué)家根(gēn)据星系外(wài)恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现速度(dù)上的微小差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还(hái)发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银(yín)河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的(de)千分之一(yī)。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物(wù)质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行了(le)40个小时的(de)详细测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系(xì)中的恒(héng)星运动是可以用正常(cháng)的(de)物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离(lí)了(le)。奇怪(guài)的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的除了(le)暗物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理(lǐ)解还不够全面，引(yǐn)力很可能在(zài)不同尺度(dù)空间中的(de)工(gōng)作(zuò)方式是(shì)不同的，这意(yì)味着(zhe)在行(xíng)星(xīng)系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会(huì)沿(yán)着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的(de)方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是(shì)不同的方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学(xué)家(jiā)还引(yǐn)入(rù)了外(wài)部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光(guāng)年(nián)的规模上，巨大的(de)质量(liàng)之间会(huì)产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊的效果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着(zhe)我们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有(yǒu)关(guān)于(yú)暗物质存在的其(qí)他的(de)理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似(shì)这(zhè)样(yàng)的星团，它(tā)们大部分(fēn)的普通质量都(dōu)在星系的气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际气(qì)体的(de)相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些(xiē)气(qì)体所在的中间区域。那么我(wǒ)们(men)通过什么来验证它的质量(liàng)区域到底是不(bù)是(shì)集(jí)中在中间呢？前不久，詹(zhān)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(qīng)照(zhào)片(piàn)，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看到很多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的(de)观测者之间。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以最好(hǎo)的解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到(dào)的质量气体被卡在了(le)中间，暗物(wù)质则直接通过了(le)这个(gè)区域(yù)，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最古老的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通(tōng)无(wú)阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多(duō)亿(yì)年之后，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间(jiān)背(bèi)景上留下(xià)了各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射。其中红(hóng)色(sè)的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对(duì)较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们(men)通(tōng)过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图像进(jìn)行连通(tōng)域提取和标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而(ér)随着(zhe)暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变手机灯可以当美甲灯吗，下载一个紫光灯手电筒得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物(wù)质(zhì)大(dà)约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系(xì)当中恒星运动所需(xū)要的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很多(duō)不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型的(de)粒(lì)子(zi)，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了数十种的(de)假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同(tóng)。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实质性的发现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学(xué)家声称(chēng)观测到(dào)了(le)某种信号。经过了20多年的数据(jù)收(shōu)集，人们发现了(le)一个(gè)有趣的(de)事情。探测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年(nián)当中每(měi)年都是一(yī)样。一(yī)些(xiē)科(kē)学(xué)家认为这可能是人(rén)类发(fā)现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质会产生周(zhōu)期性的年(nián)度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的(de)速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过(guò)程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕(rào)银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达(dá)到完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系的平(píng)面(miàn)呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的(de)有效(xiào)性。

因此科学家认为这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信(xìn)号的差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这个(gè)周期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里(lǐ)的季(jì)节(jié)与之前的实验室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一样的(de)。

因此，如果在这里可(kě)以得到(dào)相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存在(zài)的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是由于(yú)这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法提(tí)供相应(yīng)的数(shù)据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发(fā)射(shè)一台新(xīn)的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供(gōng)的(de)视野(yě)是哈(hā)勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途(tú)就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒(lì)子天(tiān)体物理中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化(huà)的(de)一(yī)个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的(de)证实，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人(rén)类并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落(luò)的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在(zài)通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然(rán)，这(zhè)些推(tuī)论的大前提是要先找到暗物(wù)质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新(xīn)的动力！

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