宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻(xún)找暗(àn)物(wù)质存在的证据，科(kē)学家们(men)在过去的几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期实验，但是(shì)却(què)没有发现任何(hé)的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原(yuán)理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体运(yùn)行(xíng)轨道出现(xiàn)异(yì)常(cháng)，不符合(hé)万有引力定(dìng)律的(de)时候，他们就会知道，周围(wéi)一(yī)定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过(guò)天(tiān)王(wáng)星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都(dōu)是应用万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团的(de)尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威(wēi)基正在研究和测量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是一(yī)个由数千个星系(xì)所(suǒ)组成的巨大星(xīng)系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量(liàng)星系(xì)团的(de)质(zhì)量一般会(huì)使(shǐ)用到两种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致，就可以(yǐ)确定(dìng)其(qí)质(zhì)量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获(huò)得其"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据是测(cè)量(liàng)各(gè)个星系(xì)的光度(dù)。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱红移测(cè)量星系(xì)团中的各个(gè)星系相对(duì)于(yú)星(xīng)系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见光(guāng)的形式所存在(zài)，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发(fā)现星系(xì)团中很多星(xīng)系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的(de)，它们(men)早就应该被抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出(chū)了(le)这样部分不可见(jiàn)的(de)暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们却(què)占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的(de)质量(liàng)。只是当(dāng)时的人们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福特在(zài)观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人(rén)感到不可(kě)思议。

随着与中心距(jù)离的(de)增加，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度几(jǐ)乎保持不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有引力定律，在(zài)星(xīng)系(xì)当(dāng)中如果没(méi)有(yǒu)足够大的质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围的恒(héng)星(xīng)早就被(bèi)甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴上距(jù)离星系中心(xīn)的距离(lí)，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异(yì)常的(de)结果，就认为是由暗(àn)物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更远距(jù)离的氢元素(sù)，发(fā)现它们的旋转速度并不(bù)符合牛(niú)顿的(de)力学(xué)定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么(me)产(chǎn)生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是(shì)存(cún)在着(zhe)一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越多(duō)的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存(cún)在。科(kē)学家(jiā)根据星系外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解(jiě)释(shì)这个现(xiàn)象的(de)原(yuán)因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上(shàng)的微小差异(yì)。另外(wài)，天(tiān)文学家还(hái)发现了(le)一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不多，但是星系(xì)当中(zhōng)存在的(de)恒星数(shù)量却只有银(yín)河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分(fēn)崩离(lí)析。但是科学家们使(shǐ)用(yòng)最(zuì)先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进行了(le)40个小时的详(xiáng)细测量(liàng)之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以(yǐ)用正常(cháng)的物质和力(lì)学定律来解释的。那么(me)又有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的(de)附(fù)近没(méi)有任何(hé)星系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能(néng)就是人类(lèi)对引力的(de)理解还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间(jiān)中的工(gōng)作方(fāng)式是(shì)不同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星(xīng)系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解(jiě)的方式运动。但(dàn)是(shì)上(shàng)升到星(xīng)系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式(shì)。对(duì)于(yú)在星系团之(zhī)间的相互作(zuò)用，科学(xué)家还(hái)引入了外部(bù)场(chǎng)效应的概念，指的是在(zài)数(shù)百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊的(de)效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意(yì)味着(zhe)我们需(xū)要对现(xiàn)在(zài)的物理定(dìng)律进行修(xiū)正，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认(rèn)为暗物(wù)质假说(shuō)理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗(àn)物(wù)质存(cún)在的其他的理(lǐ)论(lùn)证据(jù)，这些理论证据(jù)是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们大(dà)部分(fēn)的普(pǔ)通质(zhì)量都在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的(de)时候，星际气体的相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星系团大(dà)部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这(zhè)些气(qì)体所(suǒ)在的中(zhōng)间区(qū)域。那么我(wǒ)们通过(guò)什么(me)来验(yàn)证它的质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久(jiǔ)，詹(zhān)姆(mǔ)斯(sī)韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中我们(men)可以明显(xiǎn)地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其(qí)实这些星系(xì)本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的(de)天体和(hé)我们(men)地球上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大质量的(de)东(dōng)西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大(dà)的天体可能是超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过(guò)了这个区域，并在(zài)两边(biān)形成了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外(wài)，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻(zǔ)地(dì)穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了。经(jīng)过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上留下了(le)各相同性的微波辐(fú)射。其中红色(sè)的部分表示温度较高的(de)区域(yù)，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对(duì)较(jiào)冷的区域(yù)，但实际上它(tā)们之间(jiān)的温差(chà)只有万分之衣服为什么晾完会臭，衣服为什么晾完会臭呢一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之(zhī)后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当衣服为什么晾完会臭，衣服为什么晾完会臭呢中没有(yǒu)暗物质，图形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的，而(ér)随(suí)着暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来(lái)“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐(fú)射的测量(liàng)值，我们(men)需要的(de)暗(àn)物质大约是(shì)普通物(wù)质的5倍。这个数字与解(jiě)释(shì)星系当(dāng)中恒星运动所需要(yào)的暗物质(zhì)比(bǐ)例是一致(zhì)的(de)。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗(àn)物质(zhì)的(de)本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电(diàn)磁(cí)作用，只通(tōng)过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到(dào)底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目标粒(lì)子所需要的实(shí)验方式(shì)也不相同(tóng)。在(zài)过去(qù)的几十年当(dāng)中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不(bù)会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实(shí)验(yàn)，却没(méi)有任何实(shí)质性的(de)发现，除了(le)一(yī)个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实(shí)验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三(sān)层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年的(de)数据收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年(nián)的(de)6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低(dī)，而(ér)且在(zài)20年当(dāng)中每年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认(rèn)为这可能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的(de)第(dì)一(yī)个直(zhí)接(jiē)证据。衣服为什么晾完会臭，衣服为什么晾完会臭呢>

但是(shì)为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相(xiāng)应的(de)振(zhèn)荡，同时(shí)地(dì)球又(yòu)以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的(de)，而另(lìng)外半年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地(dì)球与太阳(yáng)的方(fāng)向正好达(dá)到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了(le)最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对(duì)银(yín)河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有(yǒu)效(xiào)性(xìng)。

因此科(kē)学家认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的(de)周期性(xìng)信(xìn)号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的差异(yì)也可(kě)能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了(le)一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存在的(de)非常(cháng)有(yǒu)力(lì)的证据了。但(dàn)是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无(wú)法提(tí)供相应的(de)数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘，对于探(tàn)测的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目(mù)以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬(fēn)研究(jiū)发现，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们极(jí)有(yǒu)可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的(de)效应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进(jìn)化的(de)一个重要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步(bù)的证实，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着(zhe)人(rén)类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通(tōng)过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到(dào)暗物质存(cún)在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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