宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是(shì)什么(me)？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证据，科学家(jiā)们在过去的(de)几(jǐ)十年当中进行了(le)超过50次(cì)的(de)长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现任何的(de)有效(xiào)证(zhèng)据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲学数学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年来(lái)，当天(tiān)文(wén)学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存(cún)在(zài)。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星的(de)发(fā)现都是应用万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现(xiàn)都是(shì)在(zài)恒星系统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究(jiū)和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质(zhì)量(liàng)一般会使(shǐ)用到(dào)两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致，就可以确定其(qí)质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量(liàng)"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个星系(xì)的(de)光度。

第二种是(shì)动力(lì)学质量的(de)计算(suàn)，是(shì)利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系(xì)团中(zhōng)的各(gè)个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然(rán)是“光(guāng)度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可(kě)见光的形式(shì)所存在(zài)，我们(men)无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的(de)速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的引力(lì)是无法(fǎ)将它们(men)束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它(tā)们早就应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

酒后想念一个人是真爱吗，为什么喝了酒会很想念一个人ata-ratio="0.6186612576064908" data-type="jpeg" data-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在(zài)观测(cè)仙女座星系中的(de)恒(héng)星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心越远的恒星在(zài)其(qí)轨(guǐ)道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人(rén)感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够大的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这些外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家们(men)会(huì)使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方法(fǎ)来解释暗物质(zhì)的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是(shì)测(cè)量星系当(dāng)中气体在(zài)X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质(zhì)的力量进入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通过射电望远镜(jìng)测量了距离(lí)星系(xì)中心(xīn)更远距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的(de)第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离(lí)银河系(xì)中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度(dù)应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度(dù)，那(nà)么产生以上(shàng)这种向心加(jiā)速度(dù)的原因很可能就是存在(zài)着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不(bù)到的物质(zhì)，是(shì)这些暗物(wù)质(zhì)的引力效应(yīng)将(jiāng)星系(xì)聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道(dào)的(de)速度，估算在(zài)星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个(gè)现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微(wēi)小差异(yì)。另外，天文(wén)学(xué)家(jiā)还发现了(le)一(yī)个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须(xū)存(cún)在暗(àn)物(wù)质，否则就会分崩离析(xī)。但(dàn)是科学(xué)家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时(shí)的详细(xì)测(cè)量之后，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是(shì)可以用正常的(de)物质(zhì)和(hé)力(lì)学定律(lǜ)来解释(shì)的。那么又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物(wù)质(zhì)，已经被附近的(de)另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全(quán)面，引力(lì)很可(kě)能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式是(shì)不同的，这意味着在行(xíng)星系(xì)尺度(dù)中的(de)天体会沿着它们(men)的轨道(dào)，按照我们所理解(jiě)的方式(shì)运动。但是上升到(dào)星系和星团的(de)尺度，引力之间(jiān)的(de)相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星系(xì)团之间(jiān)的(de)相互作用，科学家还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这(zhè)意味着我们需(xū)要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其他的(de)理论证(zhèng)据(jù)，这些理论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通质量都在(zài)星系的(de)气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的(de)相(xiāng)互作用就(jiù)会导致温度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位(wèi)于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量(liàng)区(qū)域(yù)到(dào)底是不是集中在中间(jiān)呢(ne)？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片(piàn)，在照片中我们可以明(míng)显(xiǎn)地(dì)看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其(qí)实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的(de)观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨(jù)大(dà)的天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量的(de)东(dōng)西的(de)引力，会(huì)使(shǐ)身后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都(dōu)发生了(le)扭(niǔ)曲。这个(gè)现(xiàn)象就(jiù)是引力(lì)透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区域并不是在(zài)中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解(jiě)释(shì)方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的(de)质量气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了这个区域(yù)，并在两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团的(de)引力透(tòu)镜研(yán)究也被认为(wèi)是暗物质(zhì)存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后(hòu)，可见光终于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域(yù)，但实际上它(tā)们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景(jǐng)分离后的二值图(tú)像进行(xíng)连通域(yù)提取和标记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看起来(lái)不应(yīng)该是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为(wèi)了(le)匹(pǐ)配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗(àn)物(wù)质大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要的(de)暗物(wù)质比(bǐ)例是(shì)一致的(de)。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质存在(zài)的实(shí)际酒后想念一个人是真爱吗，为什么喝了酒会很想念一个人证据。这种粒子到(dào)底是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的目标(biāo)粒子所需(xū)要的实验方式也(yě)不相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物(wù)质相互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却(què)没有任(rèn)何实质性(xìng)的发现，除了(le)一个地方，意(yì)大利的(de)格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物(wù)质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家声(shēng)称(chēng)观测(cè)到了某种信号(hào)。经过了(le)20多年的数据收集，人们发(fā)现了一(yī)个有(yǒu)趣的事(shì)情(qíng)。探测率会在每年(nián)的(de)6月份达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一(yī)些科(kē)学家认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的(de)第一个直接证据(jù)。

但(dàn)是为什(shén)么暗(àn)物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度(dù)信(xìn)号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也(yě)在以这样(yàng)的速度(dù)在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流(liú)，这个过程中会(huì)产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半年则(zé)与之相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的(de)时候，地球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗(àn)物(wù)质(zhì)流最快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰(qià)好达(dá)到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系的(de)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(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用(yòng)来解(jiě)释，研究(jiū)人员们(men)所观(guān)测到的周期性信号。当然(rán)也可能有其他的(de)情况，造(zào)成这种年度周(zhōu)期(qī)信号的差(chà)异也可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这(zhè)个(gè)周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球建立(lì)了一个几乎(hū)相(xiān酒后想念一个人是真爱吗，为什么喝了酒会很想念一个人g)同的实验室，这里的(de)季节(jié)与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反(fǎn)，而在(zài)这里，地(dì)球(qiú)穿过暗(àn)物(wù)质流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一(yī)个实(shí)验室是(shì)一样的。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可以得到相同的信号(hào)，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的(de)宽(kuān)视场仪器提供的视野(yě)是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在(zài)，它(tā)们极(jí)有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的(de)证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质会(huì)不会意味(wèi)着(zhe)人(rén)类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提(tí)是要先找(zhǎo)到(dào)暗物(wù)质存在的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支持(chí)是(shì)我更新的(de)动(dòng)力(lì)！

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