宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在科学无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么(me)？人类为了(le)寻(xún)找暗物质存(cún)在的(de)证据，科学家们在(zài)过去的(de)几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是却(què)没有发现任何的(de)有效(xiào)证据(jù)。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛(niú)顿发表了(le)万有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道(dào)的异(yì)常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都(dōu)是应用万(wàn)有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文(wén)成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研究和测量(liàng)后发(fā)星系团的(de)质量。这(zhè)是(shì)一个由数千个星系(xì)所(suǒ)组成(chéng)的巨(jù)大(dà)星(xīng)系团，这些星系被引力束(shù)缚在一(yī)起。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得(dé)其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的(de)数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移(yí)测(cè)量星系团中的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测(cè)量(liàng)结果出(chū)来之后，兹威(wēi)基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中(zhōng)很多星系(xì)的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的(de)质量所产生(shēng)的(de)引(yǐn)力是(shì)无(wú)法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星系(xì)团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基(jī)提出了这(zhè)样部分不可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它们(men)却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会(huì)越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如(rú)果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的(de)存在，这种方法(fǎ)就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系(xì)中心的(de)距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗(àn)物质(zhì)的力(lì)量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望(wàng)远镜测量(liàng)了(le)距离(lí)星(xīng)系中心(xīn)更远距离(lí)的氢元(yuán)素，发(fā)现它们(men)的旋转速度并(bìng)不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行计(jì)算，太(tài)阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该是(shì)160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么(me)产生以上这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力(lì)效应(yīng)将星系聚集(jí)在了(le)一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始，越来越多(duō)的(de)研究人员(yuán)开始相(xiāng)信(xìn)暗物(wù)质的存(cún)在(zài)。科学家根据星系外(wài)恒(héng)星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在(zài)星系(xì)当中暗(àn)物质的质量(liàng)占整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可(kě)以解释(shì)这(zhè)个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几(jǐ)乎(hū)没有引力(lì)效应(yīng)的(de)遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还(hái)发现(xiàn)了(le)一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和银河系(xì)不(bù)多，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其(qí)进行了(le)40个小时的(de)详细测(cè)量之(zhī)后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥(bō)离了(le)。奇怪的是，它的(de)附近没有任(rèn)何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的(de)假说之(zhī)外，另一种可能(néng)就是人类对(duì)引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在(zài)不(bù)同(tóng)尺(chǐ)度空间(jiān)中(zhōng)的工作方(fāng)式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中(zhōng)的(de)天体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解的方(fāng)式运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律进行(xíng)修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在(zài)的其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团(tuán)所组成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普通质量都在(zài)星系(xì)的气(qì)体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们通过什么来验证它的质量区(qū)域到底是不(bù)是(shì)集中在中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的形变。其(qí)实这些(xiē)星(xīng)系本(běn)身并不(bù)是真的被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯望远镜出了什(shén)么问题(tí)，而(ér)是这样极(jí)遥(yáo)远的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大质量的(de)东西的(de)引力，会(huì)使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系的(de)光都(dōu)发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的(de)黑(hēi)洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测(cè)的时候(hòu)，发现(xiàn)它的(de)大(dà)质(zhì)量区(qū)域(yù)并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也(yě)被(bèi)认为是(shì)暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外(wài)，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了(le)130多(duō)亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波(bō)辐(fú)射。其中红色的部分表示(shì)温度较(jiào)高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的(de)区(qū)域(yù)，但实际上(shàng)它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对(duì)前景(jǐng)背(bèi)景分(fēn)离后(hòu)的二值(zhí)图(tú)像进行连通域提(tí)取(qǔ)和标记之后(hòu)发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图(tú)形(xíng)看起(qǐ)来不应该是(shì)这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起来(lái)“和(hé)谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微(wēi)波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒(héng)星运动所需要(yào)的暗物(wù)质比例是一(yī)致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释(shì)了很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的(de)本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家(jiā)们(men)已(yǐ)经提(tí)出了数十种的(de)假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目标粒(lì)子所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物(wù)质相互作(zuò)用的(de)“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现(xiàn)，除了一个地(dì)方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年(nián)的(de)数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后(hòu)在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年(nián)都是(shì)一样。一些科学家认为这可能是人(rén)类发(fā)现(xiàn)暗(àn)物(wù)质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太(tài)阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质(zhì)流，这个过(guò)程中会产生相应的振荡，同(tóng)时(shí)地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的(de)方向(xiàng)与(yǔ)太(tài)阳环(huán)绕银(yín)河系的方向(xiàng)是(shì)一致的(de)，而(ér)另外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完(wán)全一致，这是(shì)理论上地球穿(chuān)越暗物质流(liú)最(zuì)快的时(shí)段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰(qià)好(hǎo)达到了最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的(de)平(píng)面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学(xué)家认为这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人员们所观(guān)测到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他(tā)的情况，造成这种(zhǒng)年度周(zhōu)期信号的差异也可能(néng)是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合(hé)这个周期的(de)规(guī)律。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在南半球建立(lì)了一个几乎(hū)相(xiāng)同(tóng)的实(shí)验室，这里的季(jì)节与之前的实验室(shì)正(zhèng)好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的运动特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可(kě)以得到相同的(de)信(xìn)号(hào)，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在(zài)的(de)非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目(mù)前还(hái)无法提(tí)供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的(de)望(wàng)远镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但(dàn)它(tā)的宽视场(chǎng)仪(yí)器提(tí)供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对(duì)于(yú)探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有(yǒu)可(kě)能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一(yī)理论得(dé)到进(jìn)一(yī)步的证(zhèng)实(shí)，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会(huì)不会(huì)意(yì)味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先(xiān)找到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙怎么测信息素，免费测abo性别和信息素气味伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的(de)动力！

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