宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是(shì)什(shén)么？人(rén)类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科学家们在(zài)过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的(de)长期实验，但是(shì)却没有发现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了(le)万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天(tiān)文学家(jiā)们发(fā)现某些天体运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过(guò)天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的(de)异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的(de)例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是在(zài)恒星系统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上(shàng)升到星系或者是星团的(de)尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨(cí)兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这(zhè)是一个由(yóu)数(shù)千(qiān)个星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨(jù)大(dà)星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般(bān)会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其(qí)质(zhì)量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需要的数(shù)据是测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动(dòng)力学质量(liàng)的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来(lái)之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的质量并不(bù)以可(kě)见(jiàn)光(guāng)的(de)形式所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在(zài)测量速度(dù)的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团中很多星系(xì)的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无(wú)法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内的(de)，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基(jī)提出(chū)了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人(rén)们对这样的(de)一种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在观测仙(xiān)女(nǚ)座星系(xì)中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就会越慢。但(dàn)是他们(men)观(guān)测的结果却让人感到不(bù)可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学(xué)家们会使用一种相对标准的方法来解释(shì)暗物(wù)质的存(cún)在，这种方法就是测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距(jù)离星系(xì)中(zhōng)心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也(yě)不例外，太(tài)阳系(xì)位于银(yín)河(hé)系的第三(sān)悬(xuán)臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳(yáng)系(xì)的运行速度应该是(shì)160千米(mǐ)低头看我是怎么玩你的，低头看我是怎么弄你的/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕(rào)银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际(jì)速(sù)度(dù)远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度(dù)，那么(me)产(chǎn)生(shēng)以上这种向心加速度的(de)原因很(hěn)可能就(jiù)是(shì)存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的(de)引(yǐn)力(lì)效(xiào)应将星系聚集在了一(yī)起。

也是(shì)从(cóng)这时(shí)开始(shǐ)，越来越多的(de)研究人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学(xué)家根(gēn)据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速(sù)度(dù)，估(gū)算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是(shì)唯一可(kě)以解释这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎(hū)没(méi)有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差异。另外，天(tiān)文(wén)学家(jiā)还发现(xiàn)了(le)一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系必(bì)须存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析。但(dàn)是科学家(jiā)们(men)使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动(dòng)是(shì)可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一(yī)个(gè)大星系剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的(de)附(fù)近没(méi)有任何星(xīng)系存在。造成这些(xiē)现象的除了(le)暗物(wù)质(zhì)的假说之外，另(lìng)一(yī)种可能就是(shì)人类(lèi)对引力的理(lǐ)解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方(fāng)式是不(bù)同的，这意(yì)味着在(zài)行星系(xì)尺度中的天体会(huì)沿(yán)着它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运动。但是上(shàng)升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的(de)相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的(de)相互作用，科学(xué)家还(hái)引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的质量之(zhī)间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要(yào)对现在的物(wù)理定(dìng)律进行(xíng)修正，这(zhè)些(xiē)发(fā)现也让很多人认为暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在(zài)的其他的理论证据(jù)，这些理论证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们大(dà)部分的普通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气体的(de)相互作用就会导致温(wēn)度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在(zài)理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分(fēn)的(de)质量将(jiāng)位于所(suǒ)有这(zhè)些气(qì)体(tǐ)所在的中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们通过什(shén)么来验证它(tā)的质量(liàng)区域到底是不是(shì)集(jí)中(zhōng)在中(zhōng)间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张全(quán)彩的高(gāo)清照片，在照(zhào)片中我们(men)可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了什(shén)么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和我们(men)地(dì)球上的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大质量的东西(xī)的引力(lì)，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能(néng)是(shì)超(chāo)大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子(zi)弹星系(xì)团观测的时候，发(fā)现它的大质量(liàng)区域(yù)并不(bù)是在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可(kě)被(bèi)观测到的(de)质量(liàng)气体被卡在了中间，暗(àn)物质(zhì)则(zé)直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好(hǎo)的理(lǐ)论证据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年(nián)之(zhī)后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景上留(liú)下(xià)了各相同(tóng)性的(de)微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对(duì)前景背景分(fēn)离后(hòu)的二值图像进行连(lián)通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样(yàng)的，而随(suí)着暗(àn)物质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我们需要的(de)暗物(wù)质(zhì)大约是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了很多不(bù)同(tóng)的观测(cè)结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着(zhe)某(mǒu)种类型的粒(lì)子(zi)，它们不(bù)参与任何(hé)其(qí)他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互(hù)作用。所以如果能够找到(dào)这种粒(lì)子的(de)存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存(cún)在的实际(jì)证据(jù)。这种粒(lì)子(zi)到底是什么(me)？科学(xué)家(jiā)们已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒(lì)子(zi)所需要的实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几(jǐ)十年(nián)当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会与常规物质相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了(le)超过50次的实(shí)验(yàn)，却没有任何实质性的发(fā)现，除(chú)了一(yī)个(gè)地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下1400米处(chù)的(de)地下矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球(qiú)上最大的(de)地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探(tàn)测器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的(de)周期性震荡(dàng)。

低头看我是怎么玩你的，低头看我是怎么弄你的="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/82fd8b93a96870b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

自1997年(nián)以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家声称观测到(dào)了某种信(xìn)号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年(nián)当(dāng)中(zhōng)每年都是一样。一些科(kē)学家认(rèn)为这可能是(shì)人类发现暗物质的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质会产生(shēng)周期性的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我们也在以这样的速度(dù)在穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外(wài)半年(nián)则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物(wù)质流最快的(de)时(shí)段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太(tài)阳系(xì)相(xiāng)对银河(hé)系的(de)平面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他(tā)的(de)情(qíng)况，造成这种年度周期信(xìn)号的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符(fú)合这(zhè)个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又在南(nán)半球建立了一个几乎相同(tóng)的(de)实验室，这(zhè)里的季节与之(zhī)前(qián)的实验(yàn)室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这里可以(yǐ)得到相同的(de)信号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个(gè)实(shí)验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至(zhì)目前(qián)还无法提(tí)供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器(qì)提供的视(shì)野(yě)是哈(hā)勃红外仪(yí)器的(de)100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索暗(àn)物(wù)质背后的奥(ào)秘(mì)，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我们(men)只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一(yī)个重要(yào)因素(sù)。

如(rú)果这一理论得(dé)到进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的(de)暗物(wù)质会不(bù)会(huì)意(yì)味着人(rén)类并不孤单(dān)呢？或(huò)许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新(xīn)的动力！

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