宇宙是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几(jǐ)十年当中进行(xíng)了(le)超过50次的长期(qī)实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除(chú)了一个地(dì)方，在(zài)1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天(tiān)文学家们(men)发现某些天(tiān)体(tǐ)运(yùn)行轨道出现异常，不(bù)符合万(wàn)有(yǒu)引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未(wèi)知的(de)天体通(tōng)过(guò)引力在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了(le)海王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都是在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度当中，可当我们上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团的(de)质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团(tuán)，这些星(xīng)系(xì)被引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会(huì)使用到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光(guāng)度学的(de)质量"，需(xū)要(yào)的(de)数据是测(cè)量(liàng)各个星(xīng)系的(de)光度。

第(dì)二(èr)种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红(hóng)移测量(liàng)星系(xì)团中的(de)各个(gè)星系相对于星系团的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度(dù)学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团(tuán)中(zhōng)很多星(xīng)系(xì)的(de)速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这些可见(jiàn)星(xīng)系(xì)的质量所产生的(de)引力(lì)是(shì)无法将它们束缚在(zài)星系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出星(xīng)系(xì)团之(zhī)外(wài)了，除非有一(yī)种神秘(mì)的(de)力(lì)量在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提(tí)出了这样部(bù)分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部(bù)分的质(zhì)量。只是(shì)当(dāng)时的人(rén)们对这(zhè)样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词(cí)才再(zài)一次(cì)出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动(dòng)。理(lǐ)论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速(sù)度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却(què)让人(rén)感到不可思议(yì)。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足(zú)够大的(de)质量(liàng)来吸(xī)引它(tā)们，这些(xiē)外围(wéi)的恒(héng)星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用(yòng)一种(zhǒng)相对标准的(de)方法来解(jiě)释暗物(wù)质的存(cún)在，这种方法就是测量(liàng)星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通(tōng)过(guò)射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不(bù)符合(hé)牛顿的力学定律。我(wǒ)们(men)的太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳系位于(yú)银(yín)河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个(gè)实(shí)际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很(hěn)可能就是(shì)存在着一种我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物(wù)质的引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越来(lái)越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占整(zhěng)个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质(zhì)并不(bù)是唯一可以解释(shì)这个(gè)现象的原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星(xīng)数量却(què)只有银河系的(de)千(qiān)分之一。

Medical staff可数吗，stuffc="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/a67445eab7c8392.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用(yòng)正常的物(wù)质和力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近的(de)另一个大星系剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近没有(yǒu)任(rèn)何(hé)星(xīng)系(xì)存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能(néng)就(jiù)是人(rén)类对(duì)引力的理(lǐ)解还(hái)不(bù)够全(quán)面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作(zuò)方式是不(bù)同的，这意味着在行(xíng)星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星系和星(xīng)团的(de)尺度(dù)，引(yǐn)力(lì)之间的(de)相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)则(zé)是不同(tóng)的方(fāng)式。对于在星系(xì)团之间(jiān)的相互(hù)作用，科学(xué)家还引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味着(zhe)我们需要(yào)对现(xiàn)在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修(xiū)正，这些发(fā)现也(yě)让很多人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗(àn)物(wù)质(zhì)存在(zài)的(de)其他的理论(lùn)证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德(dé)理论(lùn)所没法解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似(shì)这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在(zài)星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就(jiù)会(huì)导致温(wēn)度(dù)的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部(bù)分的(de)质量将位(wèi)于所有这些气体(tǐ)所在的中间区域(yù)。那么我(wǒ)们通(tōng)过什么来验证它的(de)质(zhì)量区域到底(dǐ)是(shì)不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中我们可(kě)以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实Medical staff可数吗，stuff(shí)这(zhè)些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而(ér)是这样极遥远的天体和我(wǒ)们(men)地(dì)球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们(men)对子(zi)弹星系团(tuán)观测的时(shí)候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测(cè)到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个(gè)区(qū)域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗(àn)物质存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可(kě)以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背(bèi)景上留下(xià)了(le)各(gè)相同性的(de)微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的(de)区域，但实(shí)际上它(tā)们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像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没(méi)有暗物(wù)质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的(de)测量值(zhí)，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大约是普通(tōng)物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星运动(dòng)所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的(de)理(lǐ)论(lùn)框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗物(wù)质(zhì)的本质就是(shì)宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在(zài)着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的(de)电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到(dào)这种粒子(zi)的(de)存在，就相当于找(zhǎo)到了(le)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了(le)数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进(jìn)行了超过50次的(de)实验，却没(méi)有任何实质性的发现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意(yì)大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的(de)地下(xià)矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地学实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼高的(de)探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的(de)科学家声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们(men)发现了一个有趣的(de)事(shì)情。探(tàn)测率会(huì)在每(měi)年的6月份(fèn)达(dá)到(dào)峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是(shì)一样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这可(kě)能(néng)是人(rén)类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢？刚才我们(men)讲了(le)太阳系(xì)正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕着银河(hé)系进行移动(dòng)，那么(me)如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度(dù)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(shì)一致的，而另外半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而(ér)在(zài)6月份的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快的(de)时(shí)段。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响(xiǎng)这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释，研究(jiū)人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也(yě)可(kě)能有其他的情况，造成这种年(nián)度周期(qī)信(xìn)号(hào)的差异也(yě)可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过(guò)暗物(wù)质流(liú)的运(yùn)动特(tè)征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在(zài)这里可(kě)以得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以(yǐ)成为暗物质所存在的非(fēi)常有力(lì)的(de)证据了。但(dàn)是由于(yú)这(zhè)个实(shí)验室(shì)刚刚建成不久，所以截(jié)至目前还(hái)无法(fǎ)提供(gōng)相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的宽视场(chǎng)仪器(qì)提供(gōng)的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个关(guān)键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的(de)奥(ào)秘，对于探测(cè)的(de)结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或者说是生命(mìng)进(jìn)化(huà)的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过(guò)这样的(de)效应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大前提(tí)是要先找到暗物质存(cún)在(zài)的实际证据(jù)。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力(lì)！

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