宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的(de)？为何会存在(zài)科(kē)学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什么(me)？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家(jiā)们在(zài)过去的(de)几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期(qī)实(shí)验，但是却没有发现任(rèn)何(hé)的有效证据。除了一(yī)个地(dì)方，在(zài)1687年(nián)出版的(de)自(zì)然哲学数学(xué)原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的(de)几百年(nián)来，当天(tiān)文(wén)学家们(men)发现某些天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异(yì)常，不符合万有引(yǐn)力定律的(de)时候，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了(le)海王星的(de)存在(zài)。另(lìng)外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥(míng)王(wáng)星的发现(xiàn)都是(shì)应(yīng)用(yòng)万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成就的例(lì)子。但(dàn)是这(zhè)些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可(kě)当我们上升到(dào)星系或(huò)者是星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需(xū)要(yào)的数据是测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力(lì)学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各个(gè)星系相对(duì)于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可(kě)见光(guāng)的形(xíng)式所(suǒ)存在(zài)，我们(men)无法(fǎ)看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中很多星系(xì)的速度比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是无(wú)法将它们束缚在星(xīng)系团(tuán)内的，它们(men)早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一(yī)次出(chū)现。天(tiān)文学(xué)家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特(tè)福(fú)特在观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就(jiù)会(huì)越(yuè)慢。但是他(tā)们(men)观测(cè)的结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎(hū)保持(chí)不(bù)变(biàn)。可是根据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的(de)恒(héng)星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会使(shǐ)用(yòng)一种(zhǒng)相对(duì)标(biāo)准的方法来解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这种方(fāng)法就是(shì)测量星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴上(shàng)距(jù)离星系(xì)中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心(xīn)更远距(jù)离的(de)氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外(wài)，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据(jù)万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系(xì)的运行(xíng)卧室放wifi有什么危害知乎，wifi放在卧室里有害吗速(sù)度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕银河(hé)系(xì)旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生(shēng)以上这(zhè)种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的原因很可(kě)能(néng)就是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算(suàn)在星系当中暗物质的(de)质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不(bù)是唯一可(kě)以(yǐ)解释(shì)这个现象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当中，科(kē)学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差异(yì)。另外(wài)，天文学(xué)家(jiā)还(hái)发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多(duō)，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使用最先进(jìn)的望远镜对其(qí)进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运(yùn)动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何星系存(cún)在。造成(chéng)这些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物质的(de)假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就(jiù)是(shì)人类对引力(lì)的理(lǐ)解(jiě)还不(bù)够(gòu)全面，引力很可能在不(bù)同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星(xīng)系尺度(dù)中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互(hù)作用则是(shì)不同(tóng)的(de)方式。对于(yú)在星系团之(zhī)间的(de)相互作用，科学家(jiā)还引入了(le)外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年(nián)的(de)规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们(men)需(xū)要对现在的(de)物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很(hěn)多人认为暗物质假说理(lǐ)论(lùn)就此(cǐ)终结。但(dàn)是(shì)在宇宙当中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德(dé)理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似(shì)这(zhè)样的(de)星团，它们大部分的(de)普通(tōng)质量都在星系的气(qì)体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用(yòng)就(jiù)会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分的质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么我们通(tōng)过什么(me)来验证它的质量区域(yù)到(dào)底是不是集中在(zài)中间(jiān)呢？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可(kě)以明显地看到很多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题(tí)，而是(shì)这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的(de)光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是(shì)超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系(xì)团观测的时候，发现它的(de)大质量区域(yù)并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方法(fǎ)就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到(dào)的质量气(qì)体(tǐ)被卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并在两边形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的引力透镜(jìng)研究(jiū)也被(bèi)认(rèn)为是暗(àn)物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中(zhōng)最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经(jīng)过(guò)了130多(duō)亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色(sè)则表示相对(duì)较(jiào)冷(lěng)的区域(yù)，但实际上它们(men)之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之(zhī)一。

科学(xué)家们通过(guò)对前景背(bèi)景(jǐng)分离后的二值图像进行连通域(yù)提(tí)取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物(wù)质(zhì)，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该(gāi)是这(zhè)样的(de)，而随(suí)着暗(àn)物(wù)质的增加，一(yī)些峰值的(de)幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物(wù)质的5倍。这个数(shù)字与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了(le)一(yī)个简单的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它(tā)们(men)不(bù)参与任何其他的(de)电磁作用，只通(tōng)过引力来(lái)相互作用(yòng)。所以如(rú)果能够(gòu)找到(dào)这种粒子(zi)的(de)存在，就(jiù)相当于找到了暗物质(zhì)存在(zài)的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十(shí)种的假想目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方(fāng)式也不相同。在(zài)过去的(de)几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质(zhì)”，科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大(dà)的地学实(shí)验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高的探测(cè)器，一直(zhí)致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自199卧室放wifi有什么危害知乎，wifi放在卧室里有害吗7年以来，这里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多(duō)年的数(shù)据收集，人(rén)们发现了一个有趣的(de)事情。探测(cè)率(lǜ)会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是(shì)人类发现暗物(wù)质的第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们(men)讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银(yín)河系进(jìn)行移动，那么(me)如果暗(àn)物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的(de)速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程(chéng)中会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银(yín)河(hé)系的方向(xiàng)是一致的，而(ér)另外(wài)半(bàn)年则与之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的(de)时候，地球(qiú)与太阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完(wán)全(quán)一(yī)致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的(de)时段。而(ér)在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际(jì)的(de)情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到的周期性信号。当然也可(kě)能(néng)有其他的(de)情况，造(zào)成这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的数量(liàng)也符合这个周期的(de)规律。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在(zài)南半球建立了一个几乎相同的(de)实(shí)验(yàn)室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的实验室(shì)正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过(guò)暗物质(zhì)流的(de)运(yùn)动(dòng)特征和第一个实(shí)验室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可(kě)以得(dé)到(dào)相(xiāng)同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的(de)非常有力的证据(jù)了。但(dàn)是由于(yú)这个实(shí)验室(shì)刚刚建成(chéng)不(bù)久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还(hái)无法提供相应的数据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发(fā)射一台新的(de)望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红(hóng)外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一(yī)个(gè)关(guān)键(jiàn)的用途(tú)就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测(cè)的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验(yàn)室粒子天体物(wù)理中心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存在，它们极(jí)有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神秘的(de)效应(yīng)，这种暗物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得(dé)到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落(luò)的行星上(shàng)，暗物质正在(zài)通(tōng)过这样的效应创造生命。当然(rán)，这些(xiē)推论的大前提是(shì)要先找到(dào)暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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