宇宙是“人为制造”的(de)？为何会(huì)存在科学无(wú)法解(jiě)释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人(rén)类(lèi)为了寻(xún)找暗(àn)物质存在的证据，科学家们(men)在过去的几十年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的(de)长(zhǎng)期实(shí)验，但(dàn)是(shì)却(què)没(méi)有发现任何的(de)有效证(zhèng)据(jù)。除(chú)了(le)一(yī)个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自(zì)然哲学数(shù)学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它(tā)揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规(guī)律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学(xué)家们发现(xiàn)某些天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时(shí)候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围一(yī)定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥(ào)本(běn)勒(lēi)维耶就通(tōng)过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算(suàn)并且发(fā)现了(le)海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现(xiàn)都是应用(yòng)万(wàn)有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子(zi)。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星(xīng)系或者是星团的(de)尺度，事(shì)情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和(hé)测量(liàng)后发星系(xì)团的质量(liàng)。这是一个由数(shù)千个星系所(suǒ)组成的(de)巨大星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一般会(huì)使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其(qí)质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度(dù)学的(de)质(zhì)量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系(xì)相对于星系团的(de)运动速度。当测量结(jié)果出来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这(zhè)意(yì)味着(zhe)，后发座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的(de)形式所(suǒ)存在，我们无(wú)法看到。最诡异(yì)的(de)是，在测量速(sù)度的(de)过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系的速度(dù)比(bǐ)理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学(xué)定律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星(xīng)系的(de)质量(liàng)所产生的(de)引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的(de)力量(liàng)在(zài)起(qǐ)作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了(le)这样部(bù)分不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却(què)占据着宇宙中绝(jué)大部分的(de)质量。只是(shì)当时的人(rén)们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特(tè)在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的恒(héng)星(xīng)在其轨(guǐ)道(dào)上的(de)运行速(sù)度就会越(yuè)慢。但是他们(men)观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加(jiā)，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的(de)恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家们(men)会使用一(yī)种相对(duì)标准的方法来解释暗物质的(de)存在，这(zhè)种方法就是(shì)测(cè)量星系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物(wù)质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于是科学家们(men)通(tōng)过射电望远镜测(cè)量了距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们(men)的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度并不(bù)符(fú)合牛顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们(men)的太阳系(xì)也不例外，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的第三悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳(yáng)系(xì)的运(yùn)行速度应该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速度(dù)的原(yuán)因很(hěn)可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这(zhè)些暗物(wù)质(zhì)的引(yǐn)力(lì)效(xiào)应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多(duō)的研(yán)究人员开始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据(jù)星系(xì)外(wài)恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的(de)质量占(zhàn)整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并(bìng)不(bù)是唯一可以解(jiě)释这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研(yán)究当中，科学(xué)家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度(dù)上的(de)微小差异(yì)。另(lìng)外，天(tiān)文学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的(de)千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系(xì)中的(de)恒星运动(dòng)是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来(lái)解释的。那(nà)么又有人(rén)提(tí)出(chū)，也许该星系的(de)暗物(wù)质，已经(jīng)被(bèi)附近的另一个(gè)大(dà)星(xīng)系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没(méi)有任何(hé)星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说(shuō)之(zhī)外，另一种可能就是人(rén)类对(duì)引力的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但(dàn)是(shì)上升到(dào)星系和(hé)星(xīng)团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作(zuò)用则是不(bù)同(tóng)的方式。对于在星系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的(de)是在(zài)数百(bǎi)万光年(nián)的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)还(hái)有(yǒu)关于(yú)暗物质(zhì)存在(zài)的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没(méi)法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它(tā)们(men)大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用就会导致(zhì)温(wēn)度(dù)的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在(zài)碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些气体所(suǒ)在(zài)的中间区域。那么我们(men)通过(guò)什(shén)么(me)来验证(zhèng)它的质量区(qū)域到底是不是(shì)集中在中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明(míng)显(xiǎn)地看到很(hěn)多(duō)星系似(shì)乎(hū)被拉伸产生了(le)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(yuǎn)镜出了什么(me)问题，而(ér)是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的东(dōng)西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力(lì)透镜效应。这(zhè)个巨大的(de)天体(tǐ)可(kě)能(néng)是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观(guān)测的(de)时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是(shì)当星团(tuán)发(fā)生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的(de)质量(liàng)气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质则(zé)直接通过了(le)这个区(qū)域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗物质存在的(de)迄今(jīn)为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证据。

庸人自扰之前一句意思是什么天下本无事，世上本无事庸人自扰之是什么意思atio="0.5929919137466307" data-type="jpeg" data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/3b484d043bd3430.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

除此(cǐ)之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后，可见光(guāng)终(zhōn庸人自扰之前一句意思是什么天下本无事，世上本无事庸人自扰之是什么意思g)于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同(tóng)性的(de)微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之(zhī)间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后的二值图(tú)像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没(méi)有暗物质，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的(de)暗物质大约是普通(tōng)物质(zhì)的(de)5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒(héng)星(xīng)运(yùn)动所需(xū)要的暗物质(zhì)比例是一致的(de)。这就意(yì)味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何其(qí)他(tā)的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的(de)存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物质(zhì)存在的实(shí)际证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底是(shì)什么？科学(xué)家们已经提出(chū)了数(shù)十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同。在(zài)过(guò)去的几十年(nián)当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不(bù)会与常规物质(zhì)相互(hù)作用的(de)“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的(de)地(dì)下(xià)矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大的地学实(shí)验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声(shēng)称观(guān)测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在(zài)每年的(de)6月份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科(kē)学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕(rào)着(zhe)银河系进行移动(dòng)，那(nà)么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程(chéng)中会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向(xiàng)与太(tài)阳环(huán)绕银河系的(de)方向(xiàng)是(shì)一致的(de)，而另外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向正好达到(dào)完全一致，这(zhè)是理论上地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系(xì)相对银河系的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是(shì)这(zhè)并不影响这个理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用(yòng)来解释(shì)，研究人员(yuán)们(men)所观测到的(de)周期性信(xìn)号。当然(rán)也可能有其(qí)他(tā)的情况，造(zào)成这种年(nián)度周(zhōu)期信号的(de)差异也可(kě)能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合(hé)这个(gè)周期(qī)的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立了一(yī)个(gè)几乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验(yàn)室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可以得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成(chéng)不(bù)久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希(xī)格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一(yī)理论得到(dào)进(jìn)一(yī)步的证实，那么(me)遍布(bù)宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质会不会(huì)意(yì)味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的(de)行星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这样的(de)效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推论的(de)大(dà)前提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。那么(me)小伙伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质到底存不(bù)存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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