宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗(àn)物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质(zhì)存在的证据(jù)，科学(xué)家们在过去的几十年(nián)当(dāng)中进(jìn)行了超(chāo)过50次(cì)的长(zhǎng)期(qī)实验(yàn)，但(dàn)是却没有发现任何(hé)的(de)有效(xiào)证据。除了一(yī)个地(dì)方(fāng)，在1687年出(chū)版的(de)自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的(de)规律。往后的几百年(nián)来，当(dāng)天文学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行(xíng)轨道出现异(yì)常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未(wèi)知的(de)天体(tǐ)通过(guò)引(yǐn)力在摄动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过(guò)天王星(xīng)运行轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发(fā)现都是(shì)应用万有引力定律所取得重大(dà)天文(wén)成就的例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是在恒星(xīng)系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和测量(liàng)后发(fā)星(xīng)系团的质(zhì)量。这(zhè)是一(yī)个(gè)由数(shù)千个(gè)星系(xì)所组(zǔ)成的(de)巨大星系团，这些(xiē)星系被(bèi)引力束缚在(zài)一(yī)起。测量星系团的质量一(yī)般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的数(shù)据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的(de)计(jì)算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的(de)质量(liàng)消(xiāo)失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不以可见光的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿(dùn)的(de)运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星系的(de)质量所产生的引(yǐn)力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非(fēi)有一种神(shén)秘的力(lì)量(liàng)在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的(de)人们对(duì)这(zhè)样的(de)一种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再(zài)一次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特(tè)福(fú)特在观(guān)测仙女座(zuò)星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但(dàn)是他们观(guān)测(cè)的结(jié)果却让人(rén)感到不可(kě)思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不(bù)变(biàn)。可(kě)是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引力定律(lǜ)，在(zài)星(xīng)系当中如果没(méi)有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗(àn)物(wù)质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距离(lí)，以及(jí)在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现(xiàn)异常的(de)结果，就认(rèn)为是(shì)由(yóu)暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系(xì)也不例外(wài)，太阳系位于(yú)银河系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银(yín)河系(xì)中心2.6万(wàn)光(guāng)年(nián)，根(gēn)据万有引力(lì)定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行(xíng)速(sù)度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么(me)产(chǎn)生以(yǐ)上这(zhè)种向心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(àn)物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系(xì)聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越来(lái)越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存(cún)在。科学(xué)家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道的(de)速度(dù)，估算在星系(xì)当中暗(àn)物质的(de)质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这个现象的原因。在(zài)一项新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥远恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速度(dù)上的微小差(chà)异(yì)。另(lìng)外，天文学(xué)家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星(xīng)系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多，但是(shì)星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系(xì)必须存在暗物(wù)质(zhì)，否则就会(huì)分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物(wù)质和力学定律来解释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的(de)暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了(le)暗(àn)物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不(bù)够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升(shēng)到星系和(hé)星团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)则(zé)是不同的(de)方式。对于在星系团之间的相互(hù)作用，科(kē)学家还引(yǐn)入(rù)了外部场效应的概念，指的(de)是在(zài)数百万光(guāng)年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之间(jiān)会产生对彼此特(tè)殊的(de)效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立(lì)，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的物理定(dìng)律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人(rén)认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于暗物质存在(zài)的其他的理论证据(jù)，这些(xiē)理论(lùn)证据(jù)是(shì)蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们(men)大部(bù)分的普通质量(liàng)都在星系(xì)的(de)气体(tǐ)当中(zhōng)。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的(de)时候，星际(jì)气体的(de)相(xiāng)互作用就会导致温度(dù)的急剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有(yǒu)这些气体(tǐ)所在的中间区域。那(nà)么我们通(tōng)过(guò)什(shén)么来验(yàn)证(zhèng)它(tā)的质量(liàng)区域(yù)到底(dǐ)是不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全(quán)彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们可以明(míng)显地看(kàn)到很多(duō)星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并(bìng)不是(shì)真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和我们(men)地(dì)球上的观测者之间。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个超大质量(liàng)的东西(xī)的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的(de)天体可能是超(chāo)大质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团观测(cè)的时候，发现它的大(dà)质量(liàng)区域并不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时(shí)，可被观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗(àn)物质(zhì)则直(zhí)接通过了(le)这个区域，并在两边形成了(le)引力透镜(jìng)。对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团的(de)引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗物质存(cún)在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经过了(le)130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的部(bù)分表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对较冷疫情转段是什么意思，中专转段是什么意思的区(qū)域(yù)，但实际(jì)上它们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前(qián)景(jǐng)背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域(yù)提取(qǔ)和标记之(zhī)后(hòu)发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动(dòng)所需要的(de)暗物质比例是一致的(de)。这(zhè)就意(yì)味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了(le)很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在(zài)着某种类型的粒子，它们(men)不参与任何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的(de)实(shí)际证据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什么(me)？科学(xué)家(jiā)们已经提出了(le)数十(shí)种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒(lì)子所需要的实(shí)验方式(shì)也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规(guī)物(wù)质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过50次的(de)实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏(cáng)着地(dì)球上最(zuì)大的地学实验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的(de)科学(xué)家声称(chēng)观测到了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到(dào)最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认(rèn)为这可能是(shì)人类发现暗物质的第(dì)一个(gè)直接(jiē)证据(jù)。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期性的(de)年(nián)度(dù)信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中(zhōng)会(huì)产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一(yī)致的，而另外(wài)半年则与之(zhī)相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗(àn)物质流最快的时(shí)段。而(ér)在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个(gè)理论(lùn)的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的周期性(xìng)信号(hào)。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年度(dù)周期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数(shù)量也符合这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科(kē)学家们(men)又在南半(bàn)球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室(shì)，这里的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而(ér)在(zài)这里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和第一个(gè)实验室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如果在这里(lǐ)可以(yǐ)得(dé)到(dào)相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个实验(yàn)室(shì)刚刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提供的视(shì)野是哈勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其(qí)中(zhōng)一个(gè)关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极(jí)有可(kě)能拥(yōng)有另一种神秘的(de)效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者说是(shì)生命进化(huà)的一(yī)个重(zhòng)要(yào)因(yīn)素(sù)。

如果这一理论得到(dào)进一步的(de)证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存在(zài)的实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你疫情转段是什么意思，中专转段是什么意思的支持是我(wǒ)更新的动力！

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