宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存(cún)在科(kē)学(xué)无(wú)法解释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科(kē)学(xué)家们(men)在过去的几(jǐ)十年(nián)当中进行了(le)超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有(yǒu)发(fā)现任何(hé)的(de)有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数(shù)学原(yuán)理一书(shū)中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中天(tiān)体运(yùn)动的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力(lì)定律的(de)时候(hòu)，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力(lì)在(zài)摄动(dòng)它的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星的(de)发现(xiàn)都(dōu)是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重大(dà)天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都(dōu)是(shì)在(zài)恒(héng)星系统的尺度(dù)当(dāng)中，可当我们上升(shēng)到星(xīng)系或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威(wēi)基正在(zài)研究和测量后发星(xīng)系(xì)团的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用(yòng)到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法结(jié)果一致，就可以确定(dìng)其质(zhì)量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获得其(qí)"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需(xū)要的数(shù)据是(shì)测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量的(de)计算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星(xīng)系团的运动速度(dù)。当测量结果出来之(zhī)后，兹(zī)威(wēi)基(jī)彻底懵(měng)了(le)，“动力(lì)学质(zhì)量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可(kě)见(jiàn)光的(de)形式所存在，我们无(wú)法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团中(zhōng)很(hěn)多星系的速度比理(lǐ)论上要(yào)快得多(duō)，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将它们束(shù)缚在(zài)星系团内的，它们(men)早就(jiù)应该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了(le)，除(chú)非有一种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当时的人们(men)对(duì)这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的运(yùn)行速度就(jiù)会(huì)越慢(màn)。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在(zài)星系当(dāng)中如果没(méi)有(yǒu)足够大的(de)质量来吸引它们，这些(xiē)外(wài)围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗(àn)物质的(de)存在，这(zhè)种方法就是测量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其(qí)中。

于是科(kē)学家(jiā)们(men)通过(guò)射电望远镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心更远距(jù)离(lí)的氢元素，发现(xiàn)它们的(de)旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定律进行(xíng)计(jì)算，太阳系(xì)的(de)运行速度(dù)应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕银(yín)河系旋转，这个(gè)实际速(sù)度远远大于(yú)理论速度，那么产生以上这(zhè)种向(xiàng)心加速度的原因很可能就是存在(zài)着一种(zhǒng)我们看不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从(cóng)这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家(jiā)根据(jù)星(xīng)系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估算在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个(gè)星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个现象的(de)原因。在一项新(xīn)的研究当中，科(kē)学家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力效应的(de)遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异(yì)。另外(wài)，天(tiān)文学家还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)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(xīng)系(xì)当(dāng)中存在(zài)的恒星数(shù)量(liàng)却只(zhǐ)有银河系的(de)千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必须(xū)存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析。但是科学(xué)家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进行了(le)40个(gè)小时的(de)详细测(cè)量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和力学(xué)定(dìng)律来解(jiě)释(shì)的。那(nà)么(me)又(yòu)有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不(bù)同的，这意味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体(tǐ)会(huì)沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用(yòng)则是不同的(de)方(fāng)式。对于在星系(xì)团之间(jiān)的相互作用，科(kē)学家还(hái)引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年(nián)的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这(zhè)意味(wèi)着我们需(xū)要(yào)对现(xiàn)在的(de)物理定律(lǜ)进(jìn)行修正(zhèng)，这些发(fā)现也让(ràng)很(hěn)多人认(rèn)为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质存在的(de)其(qí)他(tā)的理论(lùn)证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没法解(jiě)释的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的(de)星系团所组成，类似(shì)这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通(tōng)质量都(dōu)在星(xīng)系的气(qì)体当中。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气体的(de)相(xiāng)互作用就会导致温(wēn)度的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系(xì)团贵州海拔高度是多少大部分的(de)质(zhì)量将位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它(tā)的质(zhì)量区域到底是不(bù)是集中在(zài)中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多(duō)星(xīng)系似乎(hū)被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什(shén)么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远的(de)天体(tǐ)和我(wǒ)们地球(qiú)上的(de)观(guān)测者(zhě)之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超(chāo)大质量(liàng)的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了(le)扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就是引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的(de)大质量区域并不(bù)是在(zài)中间(jiān)，而(ér)是在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的解释(shì)方法就是当(dāng)星团(tuán)发生全(quán)部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的(de)引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为是暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的迄(qì)今(jīn)为止最(zuì)好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光(guāng)贵州海拔高度是多少终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过(guò)了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留下(xià)了各相同性的(de)微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区(qū)域，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背(bèi)景分(fēn)离后(hòu)的(de)二值图(tú)像进行连通域(yù)提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来不应该(gāi)是(shì)这样的(de)，而随着暗(àn)物(wù)质的增加，一(yī)些峰值的幅(fú)度(dù)会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释(shì)星系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的(de)理论框架，就很好(hǎo)地解释(shì)了很多(duō)不同的(de)观测结(jié)果。而(ér)暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来相互作用(yòng)。所以如果能(néng)够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到(dào)了暗(àn)物质存(cún)在(zài)的(de)实际证据(jù)。这种粒子到(dào)底(dǐ)是(shì)什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要的(de)实验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进(jìn)行了超过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探(tàn)测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣(qù)的事(shì)情(qíng)。探测率会在每年的(de)6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能(néng)是(shì)人类(lèi)发(fā)现暗物质的(de)第(dì)一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围(wéi)绕(rào)着银河(hé)系进(jìn)行(xíng)移(yí)动(dòng)，那么如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着我们也(yě)在以这样的(de)速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生(shēng)相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方(fāng)向是一致的(de)，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到(dào)完(wán)全一(yī)致，这是理论上地(dì)球穿越暗(àn)物(wù)质流最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论的(de)有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解(jiě)释，研(yán)究人员们(men)所观测到的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可(kě)能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的(de)差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个周期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在(zài)南半球建(jiàn)立了(le)一个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的季节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在(zài)这里，地(dì)球穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动特征和(hé)第(dì)一个实(shí)验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在(zài)这里可以得到(dào)相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所(suǒ)存(cún)在的非常有力的证据了。但是(shì)由于这个(gè)实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目(mù)前还无法提供相应的(de)数(shù)据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以待了。费(fèi)米实(shí)验室粒(lì)子天体物理中心的科学(xué)家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或(huò)者(zhě)说是生命进化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如(rú)果(guǒ)这一(yī)理论得到(dào)进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的(de)行星上，暗物(wù)质正(zhèng)在通(tōng)过这样的(de)效(xiào)应创造生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的(de)实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞贵州海拔高度是多少(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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