宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释(shì)20G等于多少GB 20GB流量够用一天吗的(de)“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科(kē)学家们(men)在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的长期实(shí)验，但是却(què)没有发现任何的有效证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学(xué)数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通(tōng)过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是应(yīng)用万有引力定律所取(qǔ)得重大天文(wén)成就(jiù)的例子。但是这些发现都是(shì)在恒(héng)星系统的尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升(shēng)到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和测量后发(fā)星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量(liàng)一(yī)般会使(shǐ)用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方(fāng)法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获(huò)得(dé)其"光度(dù)学的质量"，需要的(de)数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的计算，是利(lì)用光谱红移测量(liàng)星系(xì)团(tuán)中(zhōng)的各个星系相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发(fā)座星系团有(yǒu)99%的(de)质(zhì)量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形(xíng)式所存在(zài)，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发现星系团(tuán)中很多(duō)星系的速度比理论上要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运动(dòng)学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系的(de)质量(liàng)所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们(men)早就(jiù)应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的(de)力量在起作(zuò)用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部(bù)分不可见的暗质，它不发(fā)散(sàn)光、吸(xī)光、反射(shè)光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论(lùn)上(shàng)来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的(de)运行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们(men)观(guān)测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保(bǎo)持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方法来(lái)解释暗物(wù)质的(de)存在(zài)，这种方法就是测量(liàng)星系当中气(qì)体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射(shè)电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系中心更(gèng)远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的太(tài)阳系也(yě)不(bù)例外(wài)，太阳系位(wèi)于银(yín)河系(xì)的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行速度(dù)应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种向心(xīn)加(jiā)速度(dù)的(de)原因很(hěn)可(kě)能就是存在着(zhe)一(yī)种我们看不到的(de)物质，是(shì)这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越来越多(duō)的(de)研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的(de)质量(liàng)占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的(de)研究当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速(sù)度(dù)上(shàng)的微小差(chà)异。另外，天(tiān)文学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不(bù)多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系(xì)必须存(cún)在暗物质，否则(zé)就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动是可(kě)以用正常的物(wù)质和力学定律来解释的(de)。那么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系的(de)暗物(wù)质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它(tā)的(de)附近没(méi)有任何星(xīng)系(xì)存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了暗(àn)物(wù)质的假说之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的(de)理(lǐ)解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的(de)工作方式是(shì)不同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中(zhōng)的(de)天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升(shēng)到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作用则(zé)是不(bù)同的方式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互(hù)作用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的规(guī)模上，巨大的质量之间会(huì)产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意(yì)味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很多人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于(yú)暗物质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的(de)子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的(de)普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体(tǐ)的(de)相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温度的急(jí)剧升(shēng)高，速(sù)度大(dà)幅降低(dī)。所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位于所有这些气(qì)体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过什么来验证它(tā)的质量区(qū)域(yù)到底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多星(xīng)系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大的(de)形(xíng)变。其实这些星系本身(shēn)并不(bù)是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而是这(zhè)样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们(men)地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超(chāo)级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的(de)东西的引力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远星系的(de)光(guāng)都发生了(le)扭(niǔ)曲。这(zhè)个(gè)现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质(zhì)量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的(de)解释方法(fǎ)就是当星团(tuán)发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可被观(guān)测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物(wù)质则(zé)直接(jiē)通(tōng)过了这(zhè)个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也(yě)被(bèi)认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的(de)理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的(de)光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过(guò)了(le)130多(duō)亿(yì)年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相(xiāng)同(tóng)性的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色(sè)的(de)部分表(biǎo)示(shì)温度较(jiào)高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间(jiān)的温(wēn)差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学(xué)家们(men)通(tōng)过(guò)对(duì)前景背景分离后的二(èr)值图像进(jìn)行连通域提(tí)取(qǔ)和标记(jì)之后发(fā)现，如(rú)果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的(de)，而(ér)随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值(zhí)的幅(fú)度会(huì)减小，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解(jiě)释(shì)星系当中恒(héng)星运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例是一致的(de)。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了(le)很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在(zài)着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互(hù)作(zuò)用。所(suǒ)以如果能够找到这(zhè)种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什么？科学(xué)家们(men)已经提出了数(shù)十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需(xū)要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过(guò)去(qù)的几十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规(guī)物(wù)质相互(hù)作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除(chú)了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下(xià)矿井当中，藏着地(dì)球(qiú)上(shàng)最大的(de)地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声(shēng)称观(guān)测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据(jù)收集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年(nián)都(dōu)是一样。一(yī)些科(kē)学家认为这可(kě)能是人(rén)类发现暗(àn)物质的第(dì)一个(gè)直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年(nián)度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移(yí)动，那么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也(yě)在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会(huì)产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的时间，地球(qiú)围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的(de)方向正好达到完(wán)全(quán)一致，这是(shì)理论上地球穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对(duì)银河系的(de)平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这可以用来(lái)解(jiě)释，研究人员(yuán)们(men)所观测到的(de)周期性(xìng)信号(hào)。当然(rán)也(yě)可(kě)能有(yǒu)其(qí)他的情况(kuàng)，造成这种年(nián)度周期(qī)信(xìn)号的(de)差异也可能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也(yě)符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实(shí)验(yàn)室，这里的季(jì)节与之前的(de)实验室(shì)正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过(guò)暗物(wù)质流的运动(dòng)特征和第(dì)一个实验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但(dàn)是(shì)由于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法提供相应的(de)数据(jù)支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器(qì)提供的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其(qí)中一个关(guān)键的用途就是(shì)探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实(shí)验(yàn)室粒子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们(men)极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应(yīng)，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的(de)一个重要(yào)因素。

如果这一(yī)理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)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造生(shēng)命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的实际证据(jù)。那么(me)小(xiǎo)伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的动力！

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