宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟是(shì)什(shén)么？人类为(wèi)了(le)寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们(men)在过去的(de)几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没(méi)有发现任(rèn)何的(de)有效(xiào)证(zhèng)据。除了(le)一个地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发(fā)表了(le)万(wàn)有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几百年来，当天(tiān)文学家们(men)发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道出(chū)现(xiàn)异常，不符合万有引力(lì)定律的时候(hòu)，他们就会知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过(guò)天(tiān)王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王(wáng)星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是(shì)应用(yòng)万有引力定律所取(qǔ)得(dé)重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹(zī)威(wēi)基正(zhèng)在研(yán)究和测量后发星系(xì)团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团的质量一(yī)般(bān)会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度(dù)学的(de)质量"，需要(yào)的数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二(èr)种是(shì)动(dòng)力学质(zhì)量的计算(suàn)，是利用(yòng)光谱红移测量星系(xì)团(tuán)中的各个星(xīng)系相(xiāng)对于星(xīng)系(xì)团的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星(xīng)系(xì)团有99%的(de)质量消失了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并(bìng)不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测(cè)量速(sù)度的过程中，兹(zī)威基发现星系团中很多(duō)星系的速(sù)度比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的(de)质(zhì)量所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部(bù)分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不(bù)发散(sàn)光(guāng)、吸(xī)光(guāng)、反(fǎn)射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分(fēn)的(de)质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人(rén)们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运(yùn)行速度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到(dào)不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果没有(yǒu)足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方(fāng)法来(lái)解释暗物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离(lí)，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质(zhì)的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了(le)距(jù)离(lí)星系中心更(gèng)远距离的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿(dùn)的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳(yáng)系位于(yú)银(yín)河(hé)系的第(dì)三(sān)悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个(gè)实(shí)际速度(dù)远远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速(sù)度的原因很可能(néng)就是存(cún)在着一种我们(men)看不到(dào)的物质，是这(zhè)些暗物质的引(yǐn)力(lì)效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研(yán)究人员开始相信暗物质的存在(zài)。科(kē)学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估(gū)算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质的(de)质量占整个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家(jiā)们发(fā)现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和(hé)银河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但(dàn)是科学家(jiā)们使用最(zuì)先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其(qí)进(jìn)行了(le)40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也(yě)许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的(de)是，它的(de)附近没(méi)有任(rèn)何星系存在。造成这些现(xiàn)象的(de)除了暗物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解(jiě)还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的(de)工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星(xīng)系(xì)尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但(dàn)是上升到星系和星团的(de)尺度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还引入了外(wài)部(bù)场效应的(de)概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会(huì)产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗(àn)物质存(cún)在(zài)的其他(tā)的理论证据(jù)，这(zhè)些理论证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光(guāng)年的(de)子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团(tuán)所组成，类似(shì)这(zhè)样的(de)星团，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都在星系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温(wēn)度的急(jí)剧升高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系(xì)团大部分(fēn)的质量(liàng)将(jiāng)位于所有这些气体所在的(de)中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它(tā)的质量区域到底是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照(zhào)片，在照片(piàn)中我们可以明(míng)显地看到很(hěn)多星系似乎被拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的(de)天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被(bèi)一(yī)个质量(liàng)超级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系(xì)的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是(shì)暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时(shí)候，发(fā)现它(tā)的(de)大质(zhì)量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发生全(quán)部(bù)的(de)碰(pèng)撞时，可(kě)被(bèi)观(guān)测到的(de)质量气(qì)体被卡在了(le)中间，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这个(gè)区域，并在两边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻(zǔ)地(dì)穿(chuān)越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了(le)。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各(gè)相同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相对较(jiào)冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前(qián)景背景分离(lí)后的二(èr)值图像进行连通域提(tí)取和标记之后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的(de)测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的(de)暗物(wù)质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存(cún)在着某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它们(men)不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过(guò)引(yǐn)力来相互(hù)作(zuò)用。所以如果能够(gòu)找到(dào)这种粒子的存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科学家们已(yǐ)经提出了(le)数十种的假想目标(biāo)，而(ér)要寻找这(zhè)些(xiē)不同的目(mù)标粒(lì)子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经进行了(le)超过50次(cì)的实验，却(què)没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发(fā)现，除了一个(gè)地(dì)方，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的(de)探测器(qì)，一(yī)直(zhí)致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到(dào)了某种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年(nián)当中每(měi)年都是一样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物(wù)质会(huì)产生(shēng)周期性(xìng)的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移(yí)动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们(men)也在以(yǐ)这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程(chéng)中会(huì)产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而(ér)在(zài)6月份(fèn)的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正好达到完(wán)全一致(zhì)，这是理论上地球穿(chuān)越暗物(wù)质流最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银(yín)河系的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但(dàn)是这并(bìng)不影响这(zhè)个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家(jiā)认为这可(kě)以(yǐ)用来解释，研(yán)究(jiū)人员们所观测到的(de)周期性信号(hào)。当然也可(kě)能(néng)有其(qí)他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度周(zhōu)期(qī)信号的(de)差异(yì)也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

16英寸是多少厘米，16英寸是多少厘米长c="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/8743f9db0f4ec1b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的(de)实验室(shì)，这(zhè)里的季节(jié)与之前的(de)实验室(shì)正好相反，而(ér)在(zài)这里，地球穿过暗(àn)物质流的(de)运(yùn)动特征和(hé)第一个(gè)实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的信号，就(jiù)可(kě)以成为(wèi)暗(àn)物质(zhì)所(suǒ)存在的(de)非常有力的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不(bù)久，所以(yǐ)截至(zhì)目(mù)前(qián)还无法提(tí)供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提(tí)供的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途(tú)就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们(men)只能拭(shì)目以(yǐ)待(dài)了(le)。费(fèi)米实(shí)验(yàn)室粒子(zi)天体(tǐ)物理中心的(de)科(kē)学(xué)家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的(de)诞(dàn)生(shēng)，或(huò)者说是生命进化的一(yī)个重要因素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意(yì)味(wèi)着(zhe)人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效(xiào)应(yīng)创造生命(mìng)。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前(qián)提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质存在的(de)实际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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