宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻(xún)找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在过去(qù)的几(jǐ)十年当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一个(gè)地(dì)方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天文学家(jiā)们发现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会(huì)知(zhī)道(dào)，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过2022年中国人平均身高是多少，中国最新身高统计数据(guò)天(tiān)王星运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天(tiān)文成就的例子(zi)。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们(men)上(shàng)升到星系或者是星团的(de)尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研究和(hé)测(cè)量后发星系团(tuán)的质量。这是一个由(yóu)数千个星(xīng)系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星系(xì)被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可以确(què)定其质量的范(fàn)围。

第(dì)一种是获得其(qí)"光度学的(de)质量"，需要的数据是(shì)测量(liàng)各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计(jì)算(suàn)，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系(xì)相对于星(xīng)系(xì)团的(de)运(yùn)动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量(liàng)并不(bù)以可见光的(de)形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度(dù)的过(guò)程中，兹威基发现星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)很多(duō)星系的(de)速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠(kào)这(zhè)些可(kě)见星(xīng)系(xì)的(de)质量(liàng)所产生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它(tā)们束缚在星系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出(chū)了这样(yàng)部(bù)分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当时的(de)人们对(duì)这样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一次出(chū)现。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特在观测(cè)仙女座星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的结(jié)果却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如(rú)果没有足够(gòu)大的质量(liàng)来(lái)吸引它(tā)们(men)，这些外围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家(jiā)们会使用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在(zài)X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出(chū)现异常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们(men)通过(guò)射(shè)电望(wàng)远镜测量(liàng)了距(jù)离星系中心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的太阳(yáng)系也不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河(hé)系(xì)的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行(xíng)计(jì)算(suàn)，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远远大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心加速度的原因(yīn)很可能就是存在(zài)着一种(zhǒng)我们看不到的(de)物质，是(shì)这(zhè)些暗物质的引力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估(gū)算(suàn)在星(xīng)系(xì)当中暗物质的(de)质量(liàng)占整个星(xīng)系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究(jiū)当(dāng)中，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上(shàng)的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了(le)一(yī)个(gè)反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中存(cún)在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们(men)使用最先进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质(zhì)和力学定律来(lái)解释(shì)的。那么(me)又(yòu)有(yǒu)人(rén)提出，也许该星(xīng)系的暗(àn)物(wù)质，已经(jīng)被附近的另一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在(zài)。造(zào)成(chéng)这些现象的除了暗物(wù)质的(de)假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可能就是人类对(duì)引力(lì)的(de)理(lǐ)解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的(de)天体会(huì)沿着它们的(de)轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到(dào)星系和星团的(de)尺度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同(tóng)的(de)方式。对(duì)于在星系团(tuán)之(zhī)间(jiān)的相互作用，科学家还引入了(le)外部场效应的(de)概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗(àn)物(wù)质存在(zài)的(de)其他的(de)理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作(zuò)用就会(huì)导致温度的(de)急剧(jù)升高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位于(yú)所有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量(liàng)区域(yù)到底是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的(de)形变。其实这些星系本(běn)身并不(bù)是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这样极(jí)遥远的(de)天体(tǐ)和我们地球上的(de)观(guān)测者之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量(liàng)的东西的引力(lì)，会使身(shēn)后更(gèng)遥远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是(shì)引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹星(xīng)系团(tuán)观测的(de)时候(hòu)，发现它的大(dà)质(zhì)量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到(dào)的(de)质量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区域(yù)，并在(zài)两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之(zhī)后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红色的部分(fēn)表(biǎo)示温(wēn)度(dù)较高的区(qū)域，蓝色(sè)则(zé)表示相对较(jiào)冷的区域(yù)，但实际上它们之(zhī)间的(de)温差(chà)只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前(qián)景(jǐng)背景分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进行连(lián)通域提取和标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当中没(méi)有暗物质(zhì)，图(tú)形看起来不应(yīng)该是这样的(de)，而随着暗物质的(de)增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射(shè)的测(cè)量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测(cè)结(jié)果。而(ér)暗(àn)物质的(de)本(běn)质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存(cún)在(zài)着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了(le)暗物(wù)质存(cún)在的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学(xué)家们已经(jīng)提出了(le)数十种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需要(yào)的(de)实(shí)验方式也(yě)不相同(tóng)。在过(guò)去的几十年当中，人(rén)类(lèi)为了(le)寻(xún)找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作(zuò)用的(de)“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进行了(le)超(chāo)过50次的实验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的发(fā)现，除了一个地方，意大(dà)利(lì)的格(gé)兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号(hào)。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣(qù)的(de)事情(qíng)。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰(fēng)值2022年中国人平均身高是多少，中国最新身高统计数据，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低(dī)，而且(qiě)在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学(xué)家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的(de)第一个(gè)直(zhí)接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生(shēng)周期性的(de)年度信号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速(sù)度围绕着银河(hé)系进行移(yí)动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的(de)速度在穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕(rào)银河(hé)系的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时候，地(dì)球与太阳的(de)方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影(yǐng)响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学(xué)家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可(kě)以用来解(jiě)释，研究人员们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高(gāo)山(shān)上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的(de)数量也符(fú)合这个周期的规(guī)律。

所以，科学(xué)家(jiā)们又(yòu)在南半球(qiú)建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可以得(dé)到(dào)相同的信(xìn)号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非常有力(lì)的(de)证据了。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前还(hái)无法提供相应的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野(yě)是哈(hā)勃(bó)红外仪(yí)器的(de)100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探(tàn)索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们(men)只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理(lǐ)中心(xīn)的(de)科(kē)学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或(huò)者说是生命进化的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得(dé)到进(jìn)一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意味着(zhe)人(rén)类并(bìng)不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提(tí)是(shì)要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在(zài)的(de)实(shí)际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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