宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科学家(jiā)们(men)在过去(qù)的(de)几十年当中进(jìn)行(xíng)了(le)超(chāo)过50次(cì)的(de)长(zhǎng)期实(shí)验(yàn)，但是却没有发现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲(zhé)学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合(hé)万有(yǒu)引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过(guò)引力在摄动(dòng)它(tā)的轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通过(guò)天(tiān)王星运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海王星的存(cún)在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的(de)发现都(dōu)是应用万有引力定律所(suǒ)取得(dé)重大(dà)天文成就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到(dào)星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发星系(xì)团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨(jù)大(dà)星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第(dì)一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)的(de)计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系相对(duì)于星系团(tuán)的运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动力(lì)学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质量并不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在(zài)，我们无法看(kàn)到(dào)。最(zuì)诡异的是(shì)，在测(cè)量速度的(de)过程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系团中(zhōng)很多星系的(de)速度比理论上(shàng)要(yào)快得多，按照(zhào)牛(niú)顿(dùn)的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星系的(de)质量(liàng)所产生的引力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在星(xīng)系(xì)团内的(de)，它们早就应该被抛出星系团之(zhī)外了(le)，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年(nián)之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的(de)结(jié)果却让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变(biàn)。可是(shì)根据牛(niú)顿的(de)万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如(rú)果(guǒ)没(méi)有足够(gòu)大的质量来(lái)吸引它们(men)，这(zhè)些外(wài)围(wéi)的恒(héng)星早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种现(xiàn)象(xiàng)，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种(zhǒng)相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量星系当(dāng)中气(qì)体在(zài)X轴上距(jù)离星系中心的(de)距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物(wù)质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它们(men)的旋转速度并不(bù)符(fú)合牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例(lì)外，太阳系(xì)位于(yú)银河系的第(dì)三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可(kě)能(néng)就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系(xì)聚集在了(le)一起。

也是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星(xīng)系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因(yīn)。在(zài)一项新的(de)研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应的(de)遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还(hái)发(fā)现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河(hé)系不(bù)多，但是星(xīng)系当中存在的恒(héng)星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存(cún)在暗(àn)物(wù)质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先(xiān)进的望远镜对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细测量之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的(de)恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常的(de)物(wù)质(zhì)和力学定律来解(jiě)释(shì)的(de)。那么又有人提出，也许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大(dà)星系剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的附近没有任(rèn)何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可(kě)能(néng)在不(bù)同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度(dù)中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们的(de)轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动。但是上升到星系和(hé)星团的(de)尺(chǐ)度，引力之间的相互(hù)作用则(zé)是(shì)不同的方式。对于在星系团之(zhī)间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学(xué)家还引入了(le)外部场效应的(de)概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们需要对现在(zài)的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存在的(de)其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)，由两(liǎng)个碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们(men)大(dà)部分的普(pǔ)通质(zhì)量都在(zài)星系的气(qì)体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急(jí)剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部(bù)分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的(de)中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全(quán)彩的高清照片，在照(zhào)片(piàn)中我们可以明显地看到(dào)很多星系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了巨大的形变(biàn)。其(qí)实这(zhè)些星系本(běn)身并不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不(bù)是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什(shén)么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的(de)观测者之间。被(bèi)一(yī)个(gè)质量超(chāo)级巨大(dà)的(de)天体(tǐ)遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星系的光(guāng)都发生了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天体可(kě)能是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不(bù)是在中间，而(ér)是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过(guò)了(le)这个(gè)区域，并在两边形成了(le)引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透(tòu)镜(jìng)研究也(yě)被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除(chú)此(cǐ)之外，还(hái)有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无(wú)阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了130多亿(yì)年之后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的二值图像进行连(lián)通域提取和标记之后(hòu)发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形(xíng)看起来不应该是这(zhè)样的，而(ér)随着暗物质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们需(xū)要的(de)暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个(gè)数字(zì)与解释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动(dòng)所需要的暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的。这就意(yì)味(wèi)着(zhe)。

用(yòng)了一(yī)个(gè)简单的(de)理论框(kuāng)架(jià)，就很(hěn)好地(dì)解释(shì)了(le)很(hěn)多(duō)不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互(hù)作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什么(me)？科学家们(men)已经(jīng)提出了数十种的(de)假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标(biāo)粒子所需要(yào)的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何实质性的(de)发现(xiàn)，除(chú)了一个(gè)地(dì)方，意大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学(xué)实(shí)验(yàn)室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的(de)数据收集，人们发现了(le)一个有趣的(de)事情。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低，而且在(zài)20年当(dāng)中每年(nián)都是一样。一些(xiē)科学家认为这可(kě)能是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么暗(àn)物质(zhì)会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕(rào)着银河系进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物(wù)质(zhì)流最(zuì)快的时段。而(ér)在陈睿怎么了，b站陈睿事件11月份，又恰好达到了(le)最慢(màn)值(zhí)。尽(jǐn)管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的(de)倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影响这(zhè)个(gè)理论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学(xué)家认为这可以用来(lái)解(jiě)释，研(yán)究人员们所观(guān)测到的(de)周期性(xìng)信号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这(zhè)种年(nián)度周期(qī)信号的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿度、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至连意(yì)大利游客(kè)的(de)数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与之前的(de)实验(yàn)室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和(hé)第一个实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以得到相同(tóng)的(de)信号，就可以成为暗(àn)物质所存(cún)在(zài)的非(fēi)常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于(yú)这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截(jié)至目(mù)前(qián)还无法提(tí)供相应的(de)数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太(tài)空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜(jìng)其(qí)中一个关键的用途(tú)就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘(mì)的(de)效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质(zhì)效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一理论(lùn)得到(dào)进(jìn)一(yī)步(bù)的证实，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不会意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正在(zài)通过这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的(de)大(dà)前提(tí)是要先(xiān)找到暗物质存在的(de)实(shí)际证据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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