宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科学(xué)家们在(zài)过去的几十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任(rèn)何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的(de)自然哲学(xué)数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学(xué)家们发(fā)现某些(xiē)天体运(yùn)行轨道出现异常(cháng)，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定(dìng)有未知的天体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星运行轨道(dào)的异(yì)常，推算并且发现了(le)海(hǎi)王(wáng)星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都是应用(yòng)万有(yǒu)引力定(dìng)律所取得(dé)重大天文(wén)成就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可(kě)当(dāng)我们上升(shēng)到星系(xì)或(huò)者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗(fú)里茨(cí)兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和测(cè)量后发(fā)星系团的质(zhì)量。这是(shì)一个由(yóu)数(shù)千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到两种方法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其(qí)"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需(xū)要的数据(jù)是(shì)测量各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二(èr)种(zhǒng)是(shì)动力学质量的(de)计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红(hóng)移测(cè)量星系团中的各个星系相(xiāng)对(duì)于星系团(tuán)的(de)运动速度。当测量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质(zhì)量”竟(jìng)然是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见光的(de)形(xíng)式所存在，我们(men)无法看(kàn)到。最(zuì)诡异(yì)的是，在测量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发(fā)现星系团中很(hěn)多星系的速度比(bǐ)理论上要(yào)快(kuài)得多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些(xiē)可(kě)见星系的(de)质量所产生的引(yǐn)力是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐(yǐn)形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反射(shè)光，但是它(tā)们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一(yī)种说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再(zài)一次(cì)出现。天文(wén)学(xué)家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒(héng)星在(zài)其(qí)轨道上的运行速(sù)度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们(men)观测的结果却让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在(zài)星系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的(de)质(zhì)量来吸(xī)引它们，这些外围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释(shì)暗物质的(de)存在，这种(zhǒng)方法就是(shì)测量星(xīng)系当中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入(rù)其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心(xīn)更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不(bù)符合(hé)牛顿的力学定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银(yín)河系的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离(lí)银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引力(lì)定律进行计(jì)算(suàn)，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系(xì)正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大(dà)于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就(jiù)是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效应将(jiāng)星(xīng)系(xì)聚集在(zài)了一起。

也是(shì)从这(zhè)时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外(wài)恒星轨道的(de)速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的(de)质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这个(gè)现象的原因(yīn)。在(zài)一项(xiàng)新的(de)研究当中，科(kē)学家们(men)发现，几乎没有引力效(xiào)应(yīng)的(de)遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会(huì)出现速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银(yín)河系(xì)不多，但是星系当中存(cún)在的恒星(xīng)数量却(què)只有银河系的(de)千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是科学家们使用最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的(de)详(xiáng)细测(cè)量之(zhī)后，发现星系中的恒(héng)星运动(dòng)是可(kě)以用正常(cháng)的(de)物质(zhì)和力(lì)学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造(zào)成这(zhè)些(xiē)现(xiàn)象的(de)除了暗物质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是(shì)人类(lèi)对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空间(jiān)中的工作方(fāng)式(shì)是不同的(de)，这意味着(zhe)在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道(dào)，按照我们(men)所理解的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星系和星团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团之间的(de)相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的(de)是(shì)在数百(bǎi)万光年的规模上(shàng)，巨大的(de)质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们需要对现在的(de)物理定(dìng)律进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很(hěn)多人认(rèn)为暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终结。但(dàn)是在(zài)宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关于(yú)暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的其他的理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙德(dé)理论所(suǒ)没法六加一等于几是什么梗，抖音六加一是什么意思(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们大部分(fēn)的(de)普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的气体当(dāng)中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度(dù)的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位于(yú)所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在(zài)的(de)中间(jiān)区域(yù)。那么我们通过(guò)什么来验证它(tā)的六加一等于几是什么梗，抖音六加一是什么意思(de)质量(liàng)区(qū)域到底(dǐ)是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们(men)可以(yǐ)明显地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本(běn)身并(bìng)不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么问(wèn)题，而(ér)是(shì)这(zhè)样(yàng)极遥远的(de)天体和(hé)我们(men)地球上的(de)观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的(de)东西(xī)的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的(de)天体(tǐ)可(kě)能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系(xì)团观测的时(shí)候，发现它的大(dà)质量区(qū)域并不(bù)是在中间(jiān)，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法就是(shì)当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测(cè)到的质量(liàng)气体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也(yě)被认为(wèi)是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理论(lùn)证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老的(de)光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见光(guāng)终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙(zhòu)空(kōng)间背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色(sè)的部(bù)分表示(shì)温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分(fēn)离后的(de)二(èr)值(zhí)图像进行连通域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射(shè)的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解释星系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物(wù)质比例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地解释(shì)了(le)很(hěn)多不同(tóng)的(de)观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与任何其(qí)他的电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来相互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找到这种粒(lì)子的存(cún)在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的(de)实(shí)际证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是(shì)什(shén)么？科学(xué)家(jiā)们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物质相(xiāng)互作用的(de)“暗(àn)物(wù)质(zhì)”，科(kē)学家们(men)已(yǐ)经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一(yī)个地方，意(yì)大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测器(qì)，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测(cè)到了(le)某种信(xìn)号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发(fā)现了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每(měi)年(nián)都是一样。一(yī)些科(kē)学家(jiā)认为这可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性(xìng)的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银河(hé)系(xì)进行移动(dòng)，那么如果暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着我们也在(zài)以这样(yàng)的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是(shì)一致的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达到(dào)完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论(lùn)的(de)有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其(qí)他(tā)的情(qíng)况(kuàng)，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也可(kě)能是温(wēn)度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大(dà)利游客的数量也符(fú)合这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在(zài)南半球建立(lì)了一个几(jǐ)乎相同的实验室(shì)，这里的(de)季(jì)节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗物质所存在的非(fēi)常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实验室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前(qián)还无(wú)法提供(gōng)相(xiāng)应(yīng)的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台新的望远镜，这台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它(tā)的(de)宽视(shì)场仪(yí)器提(tí)供(gōng)的视野是(shì)哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用(yòng)途就是(shì)探(tàn)索暗物质背(bèi)后(hòu)的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存在(zài)，它们极(jí)有可(kě)能拥有另(lìng)一(yī)种神(shén)秘的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效(xiào)应，会支持宇宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进化的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会(huì)不会(huì)意味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当(dāng)中某个角落的(de)行星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这样的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论的大前提(tí)是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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