宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人(rén)类(lèi)为了寻找暗物质(zhì)存(cún)在的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过(guò)去的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效证据。除了(le)一(yī)个地方，在1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的规(guī)律。往后的几百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律(lǜ)的时(shí)候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它(tā)的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但是这些发现都(dōu)是在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们(men)上(shàng)升到星系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在(zài)研(yán)究和测量后发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大(dà)星系团(tuán)，这些星系被引力(lì)束缚(fù)在一起。测量星系(xì)团的质(zhì)量一般会(huì)使用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需(xū)要的(de)数据是(shì)测量(liàng)各个星系的光度(dù)。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相对于(yú)星系团(tuán)的运动速(sù)度。当(dāng)测(cè)量(liàng)结果出(chū)来(lái)之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的(de)质量并不以可见光的形式所(suǒ)存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论(lùn)上要快得多，按照牛顿的(de)运动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在(zài)星系团内的(de)，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外(wài)了(le)，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力量在(zài)起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了(le)这(zhè)样(yàng)部分(fēn)不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只特利迦奥特曼的脚底痒怎么办，奥特曼的脚怕痒吗是(shì)当时的人(rén)们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再(zài)一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距离中(zhōng)心越远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度(dù)就会越(yuè)慢。但是他们观测(cè)的(de)结果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离(lí)的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律，在(zài)星系当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外围的(de)恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于(yú)这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对(duì)标准的(de)方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当中气(qì)体在X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的距(jù)离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力量进入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们的(de)旋转速度(dù)并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三(sān)悬臂(bì)之上，距离(lí)银河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太(tài)阳(yáng)系的运(yùn)行速(sù)度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕(rào)银河系旋转，这个(gè)实际(jì)速度远远大(dà)于理论(lùn)速(sù)度(dù)，那么产生(shēng)以(yǐ)上这(zhè)种向心加速(sù)度(dù)的(de)原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不(bù)到(dào)的(de)物质(zhì)，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这(zhè)时(shí)开(kāi)始，越来越多的(de)研究人员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在(zài)。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速度，估(gū)算(suàn)在星(xīng)系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占整个(gè)星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效应(yīng)的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现速度上的微(wēi)小差(chà)异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发现了一个反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河(hé)系不多，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河系的千(qiān)分之一(yī)。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必(bì)须存在(zài)暗物(wù)质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的(de)望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和(hé)力(lì)学(xué)定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也(yě)许该星(xīng)系的暗物(wù)质，已经被附(fù)近的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何(hé)星系(xì)存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引(yǐn)力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工(gōng)作方式是不(bù)同的，这意(yì)味着在行(xíng)星(xīng)系尺(chǐ)度中的(de)天体会沿(yán)着它(tā)们的轨道，按(àn)照我们(men)所理解的方式运动。但是(shì)上(shàng)升到星系和(hé)星团的(de)尺度，引力(lì)之间的(de)相互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对(duì)现在的(de)物理定律进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多人认为暗物(wù)质假说理论(lùn)就此终结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的(de)星(xīng)系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量(liàng)都在星(xīng)系的(de)气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时候(hòu)，星际气(qì)体的相互作用就会导(dǎo)致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低(dī)。所(suǒ)以在理特利迦奥特曼的脚底痒怎么办，奥特曼的脚怕痒吗论上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团大(dà)部分的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们(men)通过什么来(lái)验证它的质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地(dì)看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题(tí)，而是这样极遥远的天体(tǐ)和(hé)我们(men)地球上(shàng)的观(guān)测(cè)者之间。被(bèi)一个质(zhì)量(liàng)超级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西(xī)的引(yǐn)力(lì)，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超(chāo)大质量的(de)黑洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们对(duì)子弹星系(xì)团(tuán)观测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了这个(gè)区域，并在(zài)两边形成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗(àn)物质存在的(de)迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了(le)。经过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各(gè)相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色的部分(fēn)表(biǎo)示温(wēn)度(dù)较高的(de)区域，蓝色(sè)则(zé)表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它(tā)们之(zhī)间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们(men)通过对前(qián)景背景(jǐng)分离后的二值图(tú)像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的(de)幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量(liàng)值，我们需要的(de)暗物(wù)质大约(yuē)是(shì)普(pǔ)通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是(shì)一(yī)致(zhì)的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个(gè)简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同(tóng)的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的(de)粒子，它们不参(cān)与任何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如(rú)果能够找到(dào)这(zhè)种粒子(zi)的(de)存在，就相当于找到(dào)了暗(àn)物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底是什么(me)？科学(xué)家(jiā)们已经(jīng)提出了数十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这些(xiē)不(bù)同的目标粒子(zi)所(suǒ)需要的实(shí)验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类(lèi)为(wèi)了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互(hù)作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的实(shí)验(yàn)，却没有任何实质(zhì)性(xìng)的发现，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层楼高(gāo)的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声(shēng)称观(guān)测(cè)到了(le)某种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发(fā)现了一个(gè)有趣的事情。探测率会(huì)在每年的(de)6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认为这可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的第一(yī)个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了(le)太阳(yáng)系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进(jìn)行移动(dòng)，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着(zhe)我们(men)也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时(shí)地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年(nián)的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向是(shì)一致的，而(ér)另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是(shì)理论上地球穿(chuān)越暗(àn)物(wù)质(zhì)流最(zuì)快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了(le)最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的(de)情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究(jiū)人(rén)员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年(nián)度周期(qī)信号的差(chà)异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分、高山(shān)上的(de)积雪，甚(shèn)至连意(yì)大(dà)利游(yóu)客的数量也符合(hé)这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎相同的(de)实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前(qián)的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就可以成为(wèi)暗(àn)物质(zhì)所存在的非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了(le)。但是由于这(zhè)个实验室(shì)刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提供相(xiāng)应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它(tā)的宽(kuān)视(shì)场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其中一个关(guān)键的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我(wǒ)们只能(néng)拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物(wù)理(lǐ)中心的科学(xué)家(jiā)丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在，它们(men)极有可能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进(jìn)化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个(gè)角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在的实(shí)际(jì)证据。那(nà)么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到(dào)底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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