宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存(cún)在(zài)的证据，科学家们在(zài)过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭(jiē)示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几百年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的(de)时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在(zài)摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海(hǎi)王星的(de)存(cún)在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发现(xiàn)都是应(yīng)用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成(chéng)就的例子(zi)。但是这些发现都(dōu)是在恒星系(xì)统(tǒng)的(de)尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研(yán)究和测量后发星系(xì)团(tuán)的质量(liàng)。这(zhè)是一个由数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一(yī)起。测(cè)量(liàng)星系团的(de)质(zhì)量一般会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结(jié)果一致，就(jiù)可以(yǐ)确(què)定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光(guāng)谱红移(yí)测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星系(xì)相(xiāng)对于星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座(zuò)星系(xì)团有99%的质量消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系(xì)的质(zhì)量(liàng)所产(chǎn)生的(de)引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种神(shén)秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部(bù)分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是它(tā)们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时(shí)的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特(tè)在观(guān)测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运行速(sù)度就会(huì)越慢。但(dàn)是他们观测的结(jié)果却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们(men)会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释(shì)暗(àn)物(wù)质的(de)存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出(chū)现异(yì)常的结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其(qí)中。

抖音总是对你朝思暮想一圈一圈渐宽了衣裳是什么歌，总是对你朝思暮想一圈一圈渐宽了衣裳="1897" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/67429f249a21ea5.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

于是科学(xué)家们(men)通(tōng)过射电望远镜(jìng)测(cè)量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位(wèi)于银河(hé)系(xì)的(de)第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生以上(shàng)这(zhè)种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到(dào)的物(wù)质，是(shì)这些暗(àn)物质的引(yǐn)力(lì)效应(yīng)将星系(xì)聚集在了(le)一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗(àn)物(wù)质的(de)质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个(gè)现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系(xì)不(bù)多，但是星系(xì)当(dāng)中存在的(de)恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的(de)详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是(shì)可(kě)以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学(xué)定律来(lái)解释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也(yě)许该星系的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附(fù)近的(de)另一个(gè)大星系剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它的附近没有(yǒu)任何(hé)星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗(àn)物(wù)质的(de)假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引力(lì)很可能在(zài)不同尺(chǐ)度空间中的工作方式(shì)是不(bù)同(tóng)的，这(zhè)意味着在行星系尺度(dù)中的天(tiān)体会沿(yán)着它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和(hé)星团的尺度，引力(lì)之间的(de)相互作用则是(shì)不(bù)同的方式。对于在星系团之间的相(xiāng)互作(zuò)用，科学家还引入(rù)了外部场(chǎng)效(xiào)应的概(gài)念(niàn)，指的(de)是在数(shù)百万光年的(de)规(guī)模(mó)上，巨大(dà)的质(zhì)量之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味着我们需要(yào)对现(xiàn)在的(de)物(wù)理定(dìng)律进(jìn)行(xíng)修正，这些(xiē)发现也让很多(duō)人认为暗物(wù)质假说理(lǐ)论(lùn)就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物(wù)质(zhì)存在的其他(tā)的(de)理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论(lùn)所(suǒ)没(méi)法解释的(de)“引力(lì)透(tòu)镜(jìng)”。

径(jìng)向(xiàng)距离(lí)为(wèi)37亿光(guāng)年的子(zi)弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系(xì)团所组成(chéng)，类(lèi)似(shì)这样(yàng)的星团，它们大部分的(de)普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发(fā)生碰撞的时(shí)候，星际(jì)气体(tǐ)的相互作用(yòng)就会导(dǎo)致温度的(de)急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些(xiē)气体所(suǒ)在(zài)的(de)中间区域。那么(me)我们(men)通过什么(me)来(lái)验(yàn)证它的(de)质量(liàng)区域到(dào)底(dǐ)是(shì)不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产(chǎn)抖音总是对你朝思暮想一圈一圈渐宽了衣裳是什么歌，总是对你朝思暮想一圈一圈渐宽了衣裳生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些星系本(běn)身并不是真的(de)被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体(tǐ)和(hé)我(wǒ)们(men)地球上(shàng)的(de)观(guān)测者之间。被一(yī)个(gè)质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大(dà)质(zhì)量的东(dōng)西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥远星系(xì)的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引(yǐn)力透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹星系(xì)团观测的时候，发(fā)现它的大质量区域(yù)并不(bù)是在中间，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形(xíng)成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被(bèi)认为是暗物质存(cún)在的迄今(jīn)为止最(zuì)好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年(nián)之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下(xià)了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色(sè)则(zé)表示相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实际上(shàng)它们之(zhī)间的温差只有(yǒu)万分之一。

科(kē)学家们(men)通过对(duì)前景背景分离后的(de)二值图像进行(xíng)连通域提(tí)取和标记之(zhī)后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不(bù)应该(gāi)是(shì)这样的，而随着(zhe)暗物(wù)质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物(wù)质大(dà)约是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当(dāng)中恒(héng)星运动所需(xū)要的(de)暗物质比例是一致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用了一个简单(dān)的(de)理(lǐ)论框架(jià)，就很好地解(jiě)释了很多不同(tóng)的观(guān)测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本(běn)质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒(lì)子的存在(zài)，就相当(dāng)于找到了(le)暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经(jīng)提出了(le)数十种的(de)假想(xiǎng)目标，而要寻找这(zhè)些不同(tóng)的目标(biāo)粒(lì)子所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的(de)几十(shí)年当中，人类为了(le)寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常规物(wù)质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何(hé)实质(zhì)性的发现，除了(le)一个(gè)地方，意(yì)大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一(yī)个三(sān)层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质(zhì)粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科(kē)学家(jiā)声称观测到了(le)某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了(le)20多年(nián)的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率会在每年的(de)6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年(nián)都是一样。一些科(kē)学家认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质(zhì)会产(chǎn)生周(zhōu)期(qī)性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕着(zhe)银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物抖音总是对你朝思暮想一圈一圈渐宽了衣裳是什么歌，总是对你朝思暮想一圈一圈渐宽了衣裳质(zhì)存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着(zhe)我们也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过(guò)程中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向与太阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的(de)时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方(fāng)向正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地(dì)球穿越(yuè)暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达(dá)到了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在(zài)实(shí)际的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相对(duì)银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解(jiě)释，研(yán)究人员们(men)所(suǒ)观测到的周期性信号。当(dāng)然(rán)也可能(néng)有其他的(de)情况，造成这种年度(dù)周期信(xìn)号的差异也可能(néng)是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客(kè)的(de)数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又在(zài)南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实(shí)验(yàn)室，这里的季节与之(zhī)前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运动特征(zhēng)和第一个(gè)实验室是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果在这(zhè)里可(kě)以得到相(xiāng)同的(de)信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但(dàn)是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法提(tí)供相应(yīng)的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它(tā)的(de)宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一个关(guān)键(jiàn)的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目(mù)以待(dài)了。费米实验室粒子天(tiān)体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理论得(dé)到进(jìn)一(yī)步(bù)的(de)证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意(yì)味着人类(lèi)并(bìng)不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这样(yàng)的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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