宇宙(zhòu)是“人(rén)为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无(新手适合用散粉还是粉饼，全球公认最好用的10大散粉wú)法(fǎ)解释(shì)的(de)“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在(zài)的证据，科(kē)学家们(men)在过(guò)去(qù)的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现任(rèn)何的(de)有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的(de)规律。往后(hòu)的(de)几百年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨道出现异常，不符合万有引力定律的(de)时候(hòu)，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通(tōng)过引(yǐn)力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用(yòng)万(wàn)有(yǒu)引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些(xiē)发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团(tuán)的质量。这是一个由数千(qiān)个(gè)星系所组成的巨(jù)大(dà)星(xīng)系团，这(zhè)些星(xīng)系(xì)被引(yǐn)力(lì)束(shù)缚在(zài)一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当(dāng)两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量(liàng)的(de)范围。

第(dì)一种是获得(dé)其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系(xì)团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来(lái)之后，兹威基(jī)彻底懵了(le)，“动力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并(bìng)不以可见光的形式(shì)所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基(jī)发现星系团中很多星(xīng)系(xì)的速(sù)度比理论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生(shēng)的引(yǐn)力是无法将它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的(de)，它们早就应该被(bèi)抛出(chū)星系团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起(qǐ)作(zuò)用，这种力(lì)量来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的(de)人们对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让(ràng)人(rén)感到不(bù)可思议(yì)。

随着与(yǔ)中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中(zhōng)如果没有(yǒu)足够(gòu)大的(de)质(zhì)量来(lái)吸引它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们(men)会使用一种(zhǒng)相对标(biāo)准的方(fāng)法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系当中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度(dù)。如(rú)果出(chū)现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其(qí)中。

于是科学家们通过(guò)射电(diàn)望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中心更远距(jù)离(lí)的氢元素，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不(bù)符(fú)合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度(dù)远远(yuǎn)大于理论(lùn)速(sù)度，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心加速(sù)度的(de)原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物(wù)质的引力效应将星系(xì)聚集(jí)在了(le)一起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来越多的研究(jiū)人(rén)员开(kāi)始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物(wù)质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解(jiě)释(shì)这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家(jiā)们(men)发现，几乎(hū)没(méi)有(yǒu)引力(lì)效应的遥(yáo)远恒星之间，也会(huì)出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但(dàn)是星系(xì)当中存(cún)在(zài)的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分(fēn)之一(yī)。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个(gè)小时的(de)详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星运动是(shì)可以用(yòng)正常的物质和力(lì)学定律来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的(de)除了暗物质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的(de)，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解(jiě)的(de)方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互作(zuò)用则是(shì)不同的方式。对于在星系团之(zhī)间的相互(hù)作用，科学家还引入了外部(bù)场效(xiào)应的概念，指的是在(zài)数(shù)百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质(zhì)量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德(dé)理论成(chéng)立，这意味着(zhe)我们需要(yào)对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这(zhè)些发(fā)现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在(zài)的其他(tā)的理论证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的(de)星(xīng)团，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量(liàng)都在(zài)星(xīng)系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温度(dù)的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部(bù)分的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区(qū)域。那么我们(men)通过什么来验证它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多星(xīng)系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯望(wàng)远镜出了什么(me)问题，而是(shì)这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的(de)观测者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是(shì)超大(dà)质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发(fā)现它的大质量区(qū)域并不是(shì)在(zài)中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通过(guò)了(le)这个区域，并在(zài)两边形成了(le)引力透镜。对子(zi)弹星系团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗(àn)物质存(cún)在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)新手适合用散粉还是粉饼，全球公认最好用的10大散粉越在宇宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对(duì)较冷的区域(yù)，但实(shí)际上它(tā)们之间的温(wēn)差只有万(wàn)分之一。

科学家们(men)通过对前景背景分离(lí)后的二值图像(xiàng)进(jìn)行连(lián)通域(yù)提取和标记之(zhī)后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的(de)。这(zhè)就(jiù)意味着新手适合用散粉还是粉饼，全球公认最好用的10大散粉(zhe)。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在着某种类(lèi)型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过(guò)引力(lì)来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能够找到这种粒子(zi)的存在(zài)，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提(tí)出了数十(shí)种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人(rén)类为了(le)寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物(wù)质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的(de)发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地(dì)下(xià)矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地(dì)球上(shàng)最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观(guān)测到了(le)某种信号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的(de)事(shì)情。探测率会在每年的(de)6月份达到(dào)峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在(zài)20年当中每年都(dōu)是一样。一(yī)些科学家认为(wèi)这可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进(jìn)行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这个过(guò)程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的(de)方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球(qiú)与(yǔ)太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况中，太阳系相对银(yín)河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响(xiǎng)这个(gè)理论的(de)有效性(xìng)。

因此科学家认为(wèi)这可(kě)以用来(lái)解释，研(yán)究人员们所观测到的(de)周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年度周期信号的差异也可能(néng)是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的(de)水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半(bàn)球建立(lì)了一个(gè)几(jǐ)乎(hū)相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相反，而(ér)在(zài)这里，地球穿过(guò)暗物质流(liú)的(de)运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得到相(xiāng)同的信号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物(wù)质(zhì)所存在的非常有力的(de)证据了(le)。但是(shì)由(yóu)于这(zhè)个(gè)实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提供(gōng)相应的数(shù)据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台(tái)太空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的用(yòng)途就是探索暗(àn)物(wù)质背后的(de)奥秘，对于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一(yī)步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不(bù)会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的(de)支持(chí)是(shì)我(wǒ)更新的(de)动力！

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