宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科(kē)学家(jiā)们(men)在过(guò)去的几十年当中进行(xíng)了超过(guò)50次的长期实验(yàn)，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除(chú)了一(yī)个(gè)地(dì)方，在1687年(nián)出版的(de)自然(rán)哲(zhé)学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些(xiē)天(tiān)体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发现(xiàn)了(le)海(hǎi)王星的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发(fā)现都是(shì)应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成(chéng)就的(de)例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统的(de)尺度当中，可当(dāng)我们上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星(xīng)系(xì)被引力束(shù)缚在一起(qǐ)。测(cè)量星(xīng)系(xì)团的(de)质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)，当两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一(yī)种(zhǒng)是(shì)获得(dé)其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二(èr)种是(shì)动(dòng)力(lì)学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系(xì)团(tuán)中的各个星系(xì)相(xiāng)对于星系团(tuán)的运动速(sù)度。当测量结果出(chū)来(lái)之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发现星系团中很(hěn)多(duō)星系的(de)速度比(bǐ)理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这(zhè)些可见星系的质(zhì)量所产生(shēng)的引力(lì)是无(wú)法将它(tā)们束缚在星系团内(nèi)的，它们(men)早就应该(gāi)被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这(zhè)样部分不(bù)可见的暗(àn)质，它(tā)不发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量(liàng)。只是当时的(de)人们(men)对这(zhè)样的(de)一种说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离(lí)中心(xīn)越(yuè)远的恒星在其(qí)轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的(de)结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足够(gòu)大的质量(liàng)来(lái)吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒(héng)星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学(xué)家们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来(lái)解释(shì)暗物(wù)质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科(kē)学家们通过射(shè)电望远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它们的旋转速度并不(bù)符(fú)合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系(xì)也不例(lì)外，太(tài)阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引力定(dìng)律进行计(jì)算，太阳系的运行速度(dù)应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系(xì)旋转，这个实际速(sù)度远远大于理(lǐ)论速度(dù)，那(nà)么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可能就是存在着(zhe)一种我们(men)看不到的(de)物质，是(shì)这(zhè)些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学(xué)家根据星系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整(zhěng)个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释(shì)这(zhè)个现象(xiàng)的原(yuán)因(yīn)。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微(wēi)小差异(yì)。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数(shù)量却只有银河系的千(qiān)分(fēn)之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细测量之(zhī)后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运动是(shì)可以用(yòng)正常的物(wù)质(zhì)和力(lì)学定律来解(jiě)释的。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物(wù)质，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任(rèn)何星系存(cún)在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力(lì)的理解还不够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作方式(shì)是(shì)不同的，这意味着(zhe)在行(xíng)星(xīng)系(xì)尺(chǐ)度(dù)中的天(tiān)体会沿(yán)着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的(de)方(fāng)式运动。但是上(shàng)升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的(de)相互作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是在(zài)数百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨(jù)大的质量之间会(huì)产生对彼此特(tè)殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要(yào)对现在的物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的(de)“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成(chéng)，类似(shì)这样(yàng)的(de)星团，它们(men)大(dà)部分的普通质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的(de)时(shí)候，暧昧期一般多久，暧昧期一般多久可以在一起了星际气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的(de)质(zhì)量将位于(yú)所有这些(xiē)气(qì)体(tǐ)所在的(de)中间区域(yù)。那(nà)么我们(men)通过什么(me)来验(yàn)证它的质量区域(yù)到底是不是集(jí)中(zhōng)在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜(jìng)传回了(le)宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明显地看到(dào)很多(duō)星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这(zhè)些(xiē)星(xīng)系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远的天(tiān)体和(hé)我们地球上(shàng)的(de)观测(cè)者之(zhī)间。被(bèi)一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质(zhì)量的东西的引力，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨(jù)大的天体(tǐ)可(kě)能是超大质量(liàng)的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就(jiù)是当星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力(lì)透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质(zhì)存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有(yǒu)来自(zì)宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之(zhī)后，可(kě)见(jiàn)光(guāng)终于可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部分表(biǎo)示温度较高的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但实际上它(tā)们(men)之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值图(tú)像(xiàng)进(jìn)行连通域(yù)提取和标(biāo)记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形看(kàn)起来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的(de)测(cè)量值(zhí)，我(wǒ)们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字(zì)与(yǔ)解释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就(jiù)很(hěn)好地解释(shì)了(le)很多不同的观测结果。而(ér)暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何(hé)其他的电磁(cí)作用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果能(néng)够(gòu)找(zhǎo)到(dào)这种(zhǒng)粒(lì)子的(de)存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什么？科学(xué)家们已经提出了数(shù)十种的假想目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同(tóng)。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物(wù)质相互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经(jīng)进行(xíng)了超过50次的实(shí)验，却没(méi)有任何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上最大的(de)地学实(shí)验(yàn)室，这个(gè)实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一(yī)直致(zhì)力于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到(dào)了某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的数据(jù)收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在(zài)11月(yuè)降到(dào)最低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每(měi)年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可(kě)能是(shì)人类发现暗物质的(de)第(dì)一个直接证据(jù)。

但是为什么(me)暗(àn)物质会产生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着(zhe)我们(men)也在(zài)以(yǐ)这样的(de)速度(dù)在穿越着(zhe)暗物(wù)质流，这个过(guò)程(chéng)中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年的时(shí)间，地(dì)球围绕(rào)太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的(de)方向是一致(zhì)的，而(ér)另外(wài)半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论(lùn)上地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达到了(le)最(zuì)慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银河系(xì)的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不(bù)影响这个理论的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信号。当然也(yě)可能(néng)有其他的(de)情(qíng)况，造成这种年度周期信号(hào)的(de)差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的数量也(yě)符合这个周(zhōu)期的规(guī)律。

暧昧期一般多久，暧昧期一般多久可以在一起了 src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/8743f9db0f4ec1b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验室(shì)，这里的(de)季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运(yùn)动特(tè)征和第一个实验室是(shì)一(yī)样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为(wèi)暗物(wù)质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还(hái)无(wú)法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台(tái)太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的(de)视野(yě)是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一(yī)个关(guān)键的用(yòng)途就是(shì)探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子(zi)天体物(wù)理(lǐ)中(zhōng)心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们极有可能(néng)拥有另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要(yào)因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的(de)效应创造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是要(yào)先找到暗物质存(cún)在(zài)的(de)实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞(zàn)，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新(xīn)的动力(lì)！

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