宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的(de)？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质(zhì)存在的证据(jù)，科学家们在过(guò)去的几十(shí)年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是(shì)却没有发(fā)现任何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的(de)自(zì)然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不(bù)符合万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现都是应用万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理学(xué)家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发(fā)星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力(lì)束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一般会(huì)使用到(dào)两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星(xīng)系团的运动速(sù)度。当测量结果出(chū)来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发(fā)座(zuò)星系(xì)团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可见光的形式所(suǒ)存在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中(zhōng)很多星系的速度(dù)比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可(kě)见(jiàn)星系(xì)的(de)质量(liàng)所产生的引力(lì)是无(wú)法将它(tā)们束(shù)缚(fù)在星系团内的(de)，它(tā)们早就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形的(de)物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了(le)这样部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不发散(sàn)光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是(shì)它(tā)们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的(de)质量(liàng)。只是(shì)当时的人们对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是(shì)他们观测的结果(guǒ)却(què)让人感到不可思(sī)议。

随(suí)着与(yǔ)中心距(jù)离的增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿(dùn)的(de)万有引力定律，在星系当中如(rú)果没有足够大(dà)的质(zhì)量(liàng)来吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒(héng)星早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的(de)存在，这种方(fāng)法就是测量星系(xì)当中气(qì)体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物(wù)质(zhì)的(de)力量进入其中。

于是科学家们(men)通过射(shè)电(diàn)望远镜测(cè)量了距(jù)离星(xīng)系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的(de)力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据(jù)万有引力定律进行(xíng)计(jì)算(suàn)，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生(shēng)以(yǐ)上这(zhè)种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很可能(néng)就是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质的引力效(xiào)应(yīng)将(jiāng)星系聚(jù)集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科学(xué)家根(gēn)据星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算(suàn)在星系(xì)当(dāng)中暗物质(zhì)的质量(liàng)占整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释(shì)这个(gè)现象的原因。在一项新的(de)研究当中，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间(jiān)，也(yě)会出现速度(dù)上(shàng)的(de)微小差异。另外，天文学(xué)家还发(fā)现(xiàn)了(le)一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但(dàn)是星(xīng)系(xì)当(dāng)中存在(zài)的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进行了40个小时的(de)详细(xì)测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是可以用正常的(de)物质和力学定律来解释的。那么(me)又有人提出(chū)，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存在(zài)。造成这(zhè)些现(xiàn)象(xiàng)的(de)除了暗物质的假说之外(wài)，另(lìng)一种可(kě)能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不(bù)同的，这意味着在(zài)行星(xīng)系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿着它们(men)的(de)轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作用则是不同的(de)方(fāng)式(shì)。对于(yú)在星(xīng)系团(tuán)之间的相互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的(de)是在(zài)数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需(xū)要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让(ràng)很(hěn)多(duō)人认为(wèi)暗物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存(cún)在的(de)其(qí)他的理论证据，这些(xiē)理论(lùn)证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它(tā)们大(dà)部分(fēn)的(de)普通质(zhì)量都在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时(shí)候，星(xīng)际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于(yú)所有这(zhè)些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来(lái)验(yàn)证(zhèng)它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可(kě)以(yǐ)明显地(dì)看(kàn)到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上(shàng)的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就(jiù)是引(yǐn)力透(tòu)镜效(xiào)应(yīng)。这个(gè)巨大的(de)天体(tǐ)可能是超大质量(liàng)的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量(liàng)区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是(shì)当星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质量气(qì)体(tǐ)被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的(de)引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认为(wèi)是暗(àn)物质存(cún)在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除(chú)此(cǐ)之(zhī)外，还(hái)有(yǒu)来自(zì)宇宙(zhòu)当中最(zuì)古老(lǎo)的(de)光陈睿怎么了，b站陈睿事件。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各(gè)相同性的微(wēi)波(bō)辐射(shè)。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图(tú)像进行连(lián)通域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度会(huì)减(jiǎn)小，才(cái)变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物质(zhì)的(de)5倍(bèi)。这个数(shù)字与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星运动(dòng)所(suǒ)需(xū)要(yào)的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单(d陈睿怎么了，b站陈睿事件ān)的(de)理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来(lái)相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒(lì)子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的(de)实验方(fāng)式(shì)也(yě)不相同。在过去的几十年(nián)当中，人类为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)这(zhè)些看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没(méi)有任何实(shí)质(zhì)性的发现，除了一(yī)个地方，意大利(lì)的(de)格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了(le)一个有趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且(qiě)在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学(xué)家(jiā)认为这可(kě)能是人(rén)类发现暗物(wù)质的(de)第一个直(zhí)接证据。

但是为什么(me)暗物质(zhì)会产生(shēng)周期性的(de)年度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速(sù)度在(zài)穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银(yín)河系(xì)的方向是(shì)一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月(yuè)份的(de)时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向正好(hǎo)达(dá)到完全(quán)一致(zhì)，这是(shì)理论上(shàng)地球穿越暗物质(zhì)流最快的时(shí)段(duàn)。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并(bìng)不(bù)影响(xiǎng)这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测(cè)到的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可(kě)能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利游客的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同(tóng)的(de)实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物(wù)质(zhì)所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是(shì)由(yóu)于这(zhè)个实验室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截至(zhì)目前(qián)还无法提供相应的(de)数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视野是(shì)哈勃(bó)红外(wài)仪器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我(wǒ)们只能(néng)拭目(mù)以待了(le)。费米(mǐ)实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理(lǐ)中心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在，它们极(jí)有(yǒu)可能拥有另一(yī)种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命进化的一个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步(bù)的(de)证实，那么遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会(huì)不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物(wù)质正(zhèng)在通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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