宇(yǔ)宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何会存在科学(xué)无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据(jù)，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是(shì)却(què)没(méi)有发现任何(hé)的有(yǒu)效(xiào)证据。除(chú)了(le)一个地(dì)方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发(fā)现某些天体运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定(dìng)律的时候，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未(wèi)知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都(dōu)是(shì)应用万有引力定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就(jiù)的(de)例子。但是这些发(fā)现都(dōu)是在恒星系统的尺度(dù)当(dāng)中，可当(dāng)我们上升到星系或(huò)者是(shì)星团的(de)尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威基(jī)正在(zài)研(yán)究和测量后发星系团的(de)质量。这是一(yī)个由数(shù)千(qiān)个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用(yòng)到(dào)两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其(qí)质量的(de)范围。

第一种是获得其(qí)"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量各个(gè)星(xīng)系的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的(de)计算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团中(zhōng)的各个星系(xì)相对(duì)于星系团的运动(dòng)速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的瘦的女孩子是不是容易满足，为什么瘦人的紧呢是，在测(cè)量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星系团中很(hěn)多星系的速(sù)度比理论(lùn)上要(yào)快得多(duō)，按照(zhào)牛(niú)顿的(de)运动(dòng)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(fù)在星系团(tuán)内(nèi)的，它(tā)们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只是(shì)当时(shí)的人们对这样的一(yī)种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在(zài)观(guān)测仙女座(zuò)星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运行速(sù)度(dù)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(yǔ)中(zhōng)心距(jù)离(lí)的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系当中如果没有足(zú)够(gòu)大的质量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气(qì)体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是(shì)由暗(àn)物(wù)质的力量进入(rù)其中。

于是科学(xué)家(jiā)们通(tōng)过(guò)射电望远镜测量(liàng)了距离星系中心(xīn)更远距(jù)离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并不符合牛(niú)顿的力学(xué)定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系(xì)位(wèi)于银(yín)河系的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实(shí)际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论(lùn)速(sù)度，那(nà)么产生(shēng)以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速(sù)度的原因很可能就(jiù)是(shì)存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚(jù)集在(zài)了一起。

也是从这(zhè)时开始(shǐ)，越来(lái)越多的(de)研(yán)究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物(wù)质的存(cún)在。科学家(jiā)根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系(xì)当中暗物质(zhì)的质(zhì)量占(zhàn)整个星(xīng)系(xì)质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一(yī)项新的研究当(dāng)中，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有引力(lì)效应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也(yě)会出现(xiàn)速(sù)度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地(dì)球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一(yī)。

瘦的女孩子是不是容易满足，为什么瘦人的紧呢="0.5835579514824798" data-type="jpeg" data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/a67445eab7c8392.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以在理论上，该星系必须存(cún)在(zài)暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家(jiā)们(men)使(shǐ)用最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星运(yùn)动(dòng)是可以(yǐ)用正常的(de)物质和力学定律来解(jiě)释(shì)的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大(dà)星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的附近没有任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能(néng)就是人类对(duì)引力(lì)的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方(fāng)式是不同(tóng)的，这(zhè)意味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的(de)方(fāng)式运动。但是上(shàng)升到星(xīng)系和(hé)星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则(zé)是不(bù)同的方式(shì)。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的相互作用，科学(xué)家还引入了(le)外部(bù)场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的规模(mó)上，巨(jù)大的(de)质(zhì)量之间会(huì)产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我(wǒ)们需要对(duì)现在的物理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人(rén)认为暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法解释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光年的(de)子(zi)弹星系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们大部分的普通(tōng)质量都在(zài)星系的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质(zhì)量(liàng)将位于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们(men)通(tōng)过什么(me)来验证它的质量区域到底(dǐ)是(shì)不(bù)是(shì)集中在中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一(yī)张全彩的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了(le)巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系本身并不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么(me)问题，而(ér)是(shì)这样极遥(yáo)远的天体和我们(men)地球(qiú)上的(de)观(guān)测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的(de)东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能是超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者(zhě)是(shì)暗物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系(xì)团观测的时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区域并不是在(zài)中间，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的(de)质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这(zhè)个区域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗(àn)物质(zhì)存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好(hǎo)的(de)理(lǐ)论证据。

除(chú)此(cǐ)之(zhī)外，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当中最(zuì)古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐(fú)射。其(qí)中(zhōng)红色(sè)的部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连(lián)通域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗(àn)物(wù)质(zhì)的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的(de)幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变(biàn)得(dé)看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测(cè)量值，我们需(xū)要(yào)的暗物(wù)质大约是(shì)普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的(de)。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了(le)一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测结(jié)果。而暗物质的(de)本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存(cún)在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与任何(hé)其(qí)他的电磁作用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这种粒子的存(cún)在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们(men)已经提出了数十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目(mù)标，而要(yào)寻(xún)找这些(xiē)不(bù)同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相(xiāng)互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却(què)没有任何实(shí)质性的发现，除(chú)了一(yī)个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着地球上最(zuì)大(dà)的地学实(shí)验室，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一(yī)直(zhí)致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里(lǐ)的(de)科学家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种信号。经过(guò)了(le)20多年的数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有趣的事(shì)情(qíng)。探测(cè)率会在每年(nián)的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可(kě)能是人(rén)类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样(yàng)的速(sù)度在(zài)穿越(yuè)着暗(àn)物(wù)质(zhì)流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方(fāng)向与太阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平(píng)面呈现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家(jiā)认(rèn)为这可以(yǐ)用来解释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测到的(de)周期性(xìng)信号。当然(rán)也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号(hào)的差异也可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的数量也符(fú)合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南(nán)半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节(jié)与(yǔ)之(zhī)前(qián)的实验室(shì)正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的运(yùn)动特(tè)征(zhēng)和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可(kě)以成(chéng)为(wèi)暗物质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还无(wú)法提供(gōng)相瘦的女孩子是不是容易满足，为什么瘦人的紧呢应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一(yī)台新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其(qí)中一(yī)个关键的(de)用途就(jiù)是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们(men)极(jí)有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进(jìn)化的一个(gè)重要(yào)因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得(dé)到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物(wù)质会不会(huì)意(yì)味着人类并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个(gè)角落的(de)行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通过这样(yàng)的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新(xīn)的动力(lì)！

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