宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在(zài)的证据，科(kē)学(xué)家(jiā)们在过去(qù)的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过(guò)50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动的(de)规律。往后的(de)几百年来，当天文(wén)学家(jiā)们(men)发(fā)现某些天体运行(xíng)轨道出(chū)现异(yì)常，不(bù)符合(hé)万有(yǒu)引力定律(lǜ)的时(shí)候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异(yì)常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得重大天(tiān)文成就的例(lì)子。但是这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)都是在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当(dāng)我(wǒ)们上(shàng)升到星系(xì)或者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是一个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系(xì)团(tuán)的质量一(yī)般会使用(yòng)到(dào)两种(zhǒng)方法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一(yī)种是获得(dé)其(qí)"光度学的(de)质量"，需要的(de)数(shù)据是测量各个星(xīng)系的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相(xiāng)对于星系团的(de)运(yùn)动速度。当(dāng)测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡异(yì)的是，在测量速(sù)度(dù)的过(guò)程中，兹威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见中国一共有多少万亿钱星系的质(zhì)量所产生的引力是(shì)无(wú)法将它(tā)们(men)束缚在星系团(tuán)内的(de)，它们(men)早就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除(chú)非有(yǒu)一种神(shén)秘(mì)的力量在起作用，这(zhè)种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了这样部分不可(kě)见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这样(yàng)的(de)一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学(xué)家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福(fú)特在观测(cè)仙女(nǚ)座星系中的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他们(men)观测(cè)的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没有足够大的质量(liàng)来吸引它(tā)们(men)，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被(bèi)甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解(jiě)释(shì)暗物质(zhì)的存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物(wù)质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是(shì)科学家们通过(guò)射电望(wàng)远镜测量(liàng)了距(jù)离星系中心更远距离(lí)的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例(lì)外(wài)，太(tài)阳系位于银河(hé)系的(de)第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运(yùn)行速度(dù)应(yīng)该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度，那么(me)产生以上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们(men)看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒(héng)星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也会(huì)出(chū)现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学家还发现了(le)一个反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是(shì)科(kē)学家们使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行了(le)40个小时的(de)详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力学定律来(lái)解(jiě)释的。那么(me)又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何(hé)星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物(wù)质(zhì)的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可能就是人(rén)类对(duì)引力的理解还不够全面，引力很(hěn)可(kě)能(néng)在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行星系(xì)尺度(dù)中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运动。但是上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互(hù)作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对(duì)于在星系团之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了(le)外部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光(guāng)年的(de)规模上，巨(jù)大的质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要(yào)对现在的(de)物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就(jiù)此终结(jié)。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物(wù)质(zhì)存在的其他(tā)的(de)理论证据(jù)，这些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子(zi)弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的(de)星(xīng)团(tuán)，它们大部分的(de)普通质(zhì)量都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中(zhōng)。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星(xīng)际(jì)气体的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些(xiē)气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域。那么(me)我们(men)通过什么来(lái)验(yàn)证它的质量区域到底是(shì)不(bù)是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了(le)宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多星系(xì)似(shì)乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大的(de)形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而(ér)是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们(men)地球(qiú)上的观测者之(zhī)间(jiān)。被一个质量超级(jí)巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这(zhè)个超(chāo)大质量的(de)东西的(de)引力，会使身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人(rén)们对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团观测的时候，发现(xiàn)它的(de)大(dà)质量区域并不是在中间，而是(shì)在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量(liàng)气体被卡在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被(bèi)认为(wèi)是暗物质存在的(de)迄今为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了(le)各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区(qū)域，蓝(lán)色(sè)则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它(tā)们(men)之间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景背景分(fēn)离(lí)后的二值图(tú)像进行连通(tōng)域提取和(hé)标记之(zhī)后发(fā)现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看起来不应(yīng)该是(shì)这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗(àn)物(wù)质(zhì)大约是(shì)普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需要的(de)暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好地(dì)解释了很多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的(de)本质(zhì)就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到(dào)底是什(shén)么(me)？科学家们已经(jīng)提出了(le)数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要(yào)的(de)实验方式也(yě)不相同(tóng)。在(zài)过去的几十年当中，人(rén)类为了(le)寻找这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已经进(jìn)行了超过50次的实(shí)验，却没有任何(hé)实质性的(de)发现，除了一个地(dì)方，意大(dà)利(lì)的格兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大(dà)的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的探测(cè)器(qì)，一直致力于寻找暗(àn)物(wù)质粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到了(le)某种信号(hào)。经过了20多年的数(shù)据收集，人(rén)们发现了(le)一(yī)个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测(cè)率会在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能(néng)是人类发现暗物质的第(dì)一(yī)个直(zhí)接(jiē)证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗(àn)物(wù)质(zhì)会产生周期性的(de)年(nián)度信号呢？刚才我们(men)讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相应(yīng)的(de)振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的(de)时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银(yín)河(hé)系的方向是一致的(de)，而另外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是(shì)理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实(shí)际(jì)的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论(lùn)的(de)有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能(néng)有其(qí)他的情况，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的数(shù)量也(yě)符合(hé)这个(gè)周期的规(guī)律。

中国一共有多少万亿钱ata-ratio="0.5980582524271845" data-type="jpeg" data-w="1545" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/8743f9db0f4ec1b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以，科学家(jiā)们又在南(nán)半球建立了一个几(jǐ)乎相同的实(shí)验室，这(zhè)里的季节与之前(qián)的实验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质(zhì)流(liú)的运(yùn)动(dòng)特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所(suǒ)存(cún)在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于(yú)这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应(yīng)的数据(jù)支持。另(lìng)外(wài)，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个(gè)关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭(shì)目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物(wù)理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生(shēng)命(mìng)进化的(de)一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人(rén)类并不(bù)孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的动(dòng)力！

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