宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的(de)证据，科学家们在过去(qù)的几十年当中进行了超过(guò)50次的长期陈睿怎么了，b站陈睿事件实验，但是(shì)却(què)没有发现任何的有(yǒu)效(xiào)证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当(dāng)天文学家们(men)发现某些天体运行轨道(dào)出(chū)现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通(tōng)过(guò)天王(wáng)星运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的存在。另(lìng)外，陈睿怎么了，b站陈睿事件哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都是(shì)应用万有引力(lì)定律所取得重大天文成就的例子。但(dàn)是(shì)这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或(huò)者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究(jiū)和测(cè)量(liàng)后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的(de)巨大星系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的(de)质量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二种是(shì)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(xiāng)对于星系团的(de)运动(dòng)速度。当(dāng)测量结(jié)果出来(lái)之后，兹(zī)威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可见光(guāng)的(de)形(xíng)式(shì)所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要(yào)快得多，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所产生的引力是无法将它(tā)们束缚在(zài)星系团内(nèi)的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力(lì)量在起(qǐ)作用，这(zhè)种力(lì)量来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样(yàng)的(de)一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特在观测(cè)仙(xiān)女座(zuò)星系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行速(sù)度就会越(yuè)慢(màn)。但(dàn)是他们观测(cè)的(de)结果却让人(rén)感到不(bù)可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在(zài)星系当中如果没有足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使(shǐ)用(yòng)一(yī)种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测(cè)量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴上距离星系中(zhōng)心的(de)距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现(xiàn)异常的(de)结(jié)果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物质的(de)力(lì)量进入其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过(guò)射(shè)电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的(de)氢元(yuán)素，发现它们的(de)旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系(xì)中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际(jì)上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速(sù)度，那么(me)产生以上这种向(xiàng)心加速度的(de)原(yuán)因很(hěn)可能就(jiù)是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多(duō)的(de)研究人员(yuán)开始相(xiāng)信暗物质的存(cún)在。科学(xué)家根据星系外(wài)恒星轨道(dào)的速度，估(gū)算在星系(xì)当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的(de)遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常(cháng)的(de)星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银河(hé)系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存(cún)在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一(yī)。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学(xué)家们使(shǐ)用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了(le)40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常的(de)物质和(hé)力学定律来解释的。那么(me)又有人提(tí)出，也许该(gāi)星系(xì)的(de)暗物质，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附近的另(lìng)一个(gè)大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的工作方式是不同的，这(zhè)意味着在行星系(xì)尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间(jiān)的相互(hù)作用则是不同(tóng)的方(fāng)式。对(duì)于(yú)在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家(jiā)还引入(rù)了(le)外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光(guāng)年的规模上，巨大的(de)质量之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就(jiù)此终(zhōng)结(jié)。但(dàn)是(shì)在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于暗物质(zhì)存在的其(qí)他(tā)的(de)理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证(zhèng)据是(shì)蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的急剧升高，速度(dù)大(dà)幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹(dàn)星系(xì)团(tuán)大部分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这(zhè)些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域(yù)。那(nà)么我们通(tōng)过什么来验证(zhèng)它的质量区(qū)域(yù)到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可(kě)以明(míng)显地看(kàn)到很多(duō)星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本(běn)身并不是真的(de)被扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出(chū)了(le)什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天体和我们(men)地(dì)球上(shàng)的(de)观(guān)测者之间。被(bèi)一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超大质量(liàng)的(de)黑洞或者是暗(àn)物(wù)质。

所(suǒ)以(yǐ)当(dāng)人(rén)们对(duì)子弹星系(xì)团观测的时(shí)候，发(fā)现它的大(dà)质(zhì)量区域(yù)并不是在(zài)中间(jiān)，而是(shì)在两侧(cè)。所(suǒ)以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就是当星团发生(shēng)全部的(de)碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被(bèi)观(guān)测到(dào)的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研(yán)究也(yě)被(bèi)认为是暗物质存在(zài)的迄(qì)今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来(lái)自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老(lǎo)的光(guāng)。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上(shàng)留下(xià)了各相(xiāng)同性的(de)微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部(bù)分表示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实(shí)际(jì)上它们之间的温差只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的二值(zhí)图像进行连通域(yù)提取和(hé)标记之后(hòu)发现(xiàn)，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来(lái)不应该(gāi)是这样(yàng)的(de)，而随着暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰值的幅(fú)度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星(xīng)系(xì)当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质(zhì)比例是一(yī)致(zhì)的。这(zhè)就(jiù)意味(wèi)着。

用(yòng)了(le)一个简单的理(lǐ)论(lùn)框(kuāng)架(jià)，就很好地解释了很多(duō)不(bù)同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒子的(de)存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了(le)数(shù)十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不(bù)同(tóng)的(de)目标粒子所需要的实验方(fāng)式也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会(huì)与常规物(wù)质(zhì)相互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科学家们(men)已经进行了(le)超过50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除了(le)一(yī)个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高的探测器(qì)，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学(xué)家声称(chēng)观测到(dào)了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每(měi)年都(dōu)是一样。一(yī)些(xiē)科学家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗(à陈睿怎么了，b站陈睿事件n)物质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗(àn)物质会(huì)产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银(yín)河系(xì)进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意味着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的(de)速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中(zhōng)会(huì)产生相(xiāng)应的振荡，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地球(qiú)与太(tài)阳的方(fāng)向正好达(dá)到完全一致，这(zhè)是(shì)理论上地球穿越暗(àn)物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研(yán)究人员们所(suǒ)观测到(dào)的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度周期信号(hào)的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游(yóu)客(kè)的数(shù)量也符合(hé)这(zhè)个(gè)周期的(de)规律。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的(de)季节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球(qiú)穿过(guò)暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果在(zài)这(zhè)里可以得到相同的(de)信号，就可(kě)以成为暗物(wù)质所存在(zài)的非常(cháng)有力的证(zhèng)据(jù)了。但是由于这个(gè)实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前还无法(fǎ)提(tí)供相应的数(shù)据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太(tài)空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽视场仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其(qí)中一(yī)个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心的(de)科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能(néng)拥有另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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