宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科(kē)学(xué)无(wú)法解释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类(lèi)为了(le)寻找暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科(kē)学(xué)家(jiā)们在过去(qù)的几十年当中进行了超过(guò)50次(cì)的(de)长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来(lái)，当天文学(xué)家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的(de)时候(hòu)，他(tā)们就会知道(dào)，周围一定(dìng)有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推(tuī)算(suàn)并(bìng)且(qiě)发现了(le)海王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的(de)例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的(de)尺度(dù)当(dāng)中，可当我们(men)上升到(dào)星系或者是星(xīng)团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系(xì)团的质量。这是一(yī)个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束(shù)缚(fù)在一起(qǐ)。测量星(xīng)系(xì)团的质量一般会(huì)使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可(kě)以确(què)定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个(gè)星系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是利用光谱红(hóng)移(yí)测(cè)量星系团中的各(gè)个星系相对于(yú)星系(xì)团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，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)以可见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系(xì)的速度比理论上要(yào)快得多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的引力是无法将(jiāng)它们(men)束缚在星(xīng)系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团(tuán)之外(wài)了，除非有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出了这样部分(fēn)不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却(què)占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增(zēng)加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系(xì)当中(zhōng)如果(guǒ)没(méi)有(yǒu)足够(gòu)大的(de)质(zhì)量来吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星(xīng)早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使(shǐ)用(yòng)一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如(rú)果出(chū)现异常的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗(àn)物质(zhì)的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量了(le)距离(lí)星系中心更(gèng)远距(jù)离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转速(sù)度并不符合牛顿的(de)力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力(lì)定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上(shàng)，太阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论(lùn)速度，那(nà)么产(chǎn)生以(yǐ)上(shàng)这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是(shì)这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星(xīng)轨道的速(sù)度，估算(suàn)在(zài)星系当中暗(àn)物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这个现象的原因。在(zài)一项新的研(yán)究当(dāng)中，科(kē)学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥(yáo)远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间，也会出(chū)现(xiàn)速(sù)度上的微小差异。另外，天(tiān)文(wén)学家(jiā)还发现了一(yī)个反常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地(dì)球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系(xì)的千分(fēn)之(zhī)一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系(xì)必须存在暗物(wù)质(zhì)，否则(zé)就(jiù)会分崩离析。但是(shì)科学家(jiā)们使用(yòng)最先进的望远镜(jìng)对其进行(xíng)了(le)40个小时的详细测量之后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正常的物质(zhì)和力学(xué)定律来解释(shì)的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它(tā)的(de)附近没有任(rèn)何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道(dào)，按照我们所理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的(de)相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系团之间的(de)相(xiāng)互(hù)作用，科学(xué)家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是在数(shù)百万(wàn)光年的(de)规(guī)模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的(de)效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需(xū)要对(duì)现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于(yú)暗物质(zhì)存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组成，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体的相互作用就会导致(zhì)温度的急(jí)剧升高(gāo)，速(sù)度大(dà)幅(fú)降低(dī)。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通(tōng)过什么来(lái)验证它的质量区(qū)域到(dào)底是不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙当中第(dì)一张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地看到(dào)很(hěn)多星系似乎被拉(lā)伸(shēn)产生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实(shí)这(zhè)些星系本(běn)身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体(tǐ)和我们地(dì)球上的观(guān)测者之间。被一(yī)个质量超级(jí)巨大(dà)的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量的东西(xī)的引力(lì)，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨(jù)大(dà)的天体可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大质量(liàng)区域(yù)并不(bù)是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好(hǎo)的(de)解释方法就是(shì)当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测(cè)到的(de)质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接(jiē)通过(guò)了这(zhè)个(gè)区域(yù)，并在两边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗(àn)物(wù)质(zhì)存在(zài)的迄今为止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同性的(de)微波辐射。其(qí)中红(hóng)色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际(jì)上它们(men)之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景背景分离后的(de)二值图(tú)像进行连(lián)通域提取和标记之(zhī)后(hòu)发现，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样(yàng)的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会(huì)减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星(xīng)系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这(zhè)就意(yì)味着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很好地解释(shì)了(le)很多不同的观测(cè)结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类(lèi)型(xíng)的粒子，它们不参与任(rèn)何其(qí)他(tā)的(de)电磁作(zuò)用，只通过引力来(lái)相互作用。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这(zhè)种粒子(zi)的存在(zài)，就相当于找到了暗(àn)物质存在的(de)实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科(kē)学家们已经提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的(de)目(mù)标(biāo)粒子所需要的实验方式也(yě)不相(xiāng)同(tóng)。在过(guò)去的几十年当中，人类为了(le)寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格(gé)兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地(dì)球上最大(dà)的地学实验室，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质粒子的(de)周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观(guān)测到了(le)某种信(xìn)号。经过(guò)了20多(duō)年的数(shù)据收集，人(rén)们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会在每年的(de)6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年当中每(měi)年都是(shì)一(yī)样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学(xué)家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据(jù)。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系(xì)进(jìn)行移动(dòng)，那(nà)么如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗(àn)物(wù)质流(liú)，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)太(tài)阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而另外(wài)半年则与之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学(xué)家认为这可(kě)以用来解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期(qī)性信号。当然也(yě)可(kě)能有其他的情况，造成(chéng)这种(zhǒng)年度(dù)周期信号的差异(yì)也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科(kē)学家们(men)又在南半球建(jiàn)立了一个(gè)几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之前的实验(yàn)室(shì)正好相反(fǎn)，而在(zài)这里，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个(gè)实验室是一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可(kě)以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无(wú)法提供相应的(de)数据(jù)支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台(tái)新的望(wàng)远镜，这(zhè)新冠疫苗接种后多久更新健康码，新冠疫苗接种后多久更新健康码信息台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视(shì)野是(shì)哈勃红外(wài)仪(yí)器的(de)100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是(shì)探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的(de)结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒(lì)子天体物理中心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会(huì)支持(chí)宇宙当(dāng)中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不(bù)会意味(wèi)着人类(lèi)并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某(mǒu)个角落的(de)行星上，暗(àn)物质正(zhèng)在(zài)通过这样的(de)效应(yīng)创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先找到(dào)暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新的动力！

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