宇宙(zhòu)是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去(qù)的几十年当中进(jìn)行(xíng)了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的(de)有效证(zhèng)据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运(yùn)动的规律。往后的(de)几(jǐ)百年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体运行(xíng)轨(guǐ)道出现异(yì)常(cháng)，不符(一个男人叫女人乖乖是什么意思，一个男人叫你乖乖意味着什么fú)合万有(yǒu)引(yǐn)力定律的(de)时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了海(hǎi)王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万(wàn)有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到(dào)星系或者是(shì)星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就(jiù)开始(shǐ)变得诡异(yì)了。

一个男人叫女人乖乖是什么意思，一个男人叫你乖乖意味着什么ing="async" data-ratio="0.5500910746812386" data-type="jpeg" data-w="1647" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/7e58e8fcd62ac7f.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

1933年(nián)，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质(zhì)量。这是一个(gè)由数千个星(xīng)系(xì)所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团(tuán)的质(zhì)量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的(de)范围(wéi)。

第(dì)一(yī)种是(shì)获得其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要的(de)数据是测量各个(gè)星系(xì)的光度。

第二种是动(dòng)力学(xué)质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星(xīng)系相对于星系(xì)团的运(yùn)动速(sù)度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力(lì)学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡异的是，在测量速(sù)度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星系的速度比理论(lùn)上要(yào)快得多(duō)，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量(liàng)所产生的引力是无法将它(tā)们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除(chú)非有一种神(shén)秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样部分不(bù)可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一(yī)种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和(hé)肯特福特在(zài)观测仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上(shàng)来说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他(tā)们观测(cè)的结果却(què)让人感到(dào)不可(kě)思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会(huì)使用一种相对(duì)标准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就(jiù)是测量(liàng)星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出(chū)现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电(diàn)望远镜(jìng)测量了距离星(xīng)系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋(xuán)转速度并不符合(hé)牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我(wǒ)们(men)的太阳系(xì)也不例外，太阳系(xì)位于(yú)银(yín)河系的第(dì)三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那(nà)么(me)产生(shēng)以上这种向心加(jiā)速度的原因很可(kě)能就是存(cún)在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质(zhì)的(de)引力效应将星系聚(jù)集(jí)在了一起。

也(yě)是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度(dù)，估(gū)算在星(xīng)系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不(bù)是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象(xiàng)的原因。在一项新的(de)研(yán)究当(dāng)中，科学家们(men)发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度(dù)上的(de)微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还(hái)发现(xiàn)了(le)一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银河系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存(cún)在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银(yín)河系的千(qiān)分(fēn)之一(yī)。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系必须存在暗(àn)物(wù)质(zhì)，否则(zé)就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其(qí)进行(xíng)了40个小时(shí)的详细测量(liàng)之后，发(fā)现星系中的恒星运动是可(kě)以用正常(cháng)的(de)物质和力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出(chū)，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的(de)另(lìng)一个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人(rén)类对引(yǐn)力的(de)理解还不(bù)够全面，引力(lì)很可能在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的(de)工(gōng)作方式是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按(àn)照(zhào)我们所理解的方式运动(dòng)。但是(shì)上升(shēng)到星系(xì)和星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于(yú)在星系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存在的其(qí)他(tā)的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿(yì)光(guāng)年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它们(men)大(dà)部(bù)分(fēn)的普通质量都在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这些(xiē)气(qì)体(tǐ)所在(zài)的(de)中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证它(tā)的质(zhì)量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可以(yǐ)明(míng)显(xiǎn)地(dì)看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实(shí)这(zhè)些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远镜出了(le)什么(me)问题，而是这样极(jí)遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使(shǐ)身(shēn)后更遥(yáo)远星系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引力透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好的(de)解(jiě)释方法就是当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这个(gè)区域(yù)，并在两边形成了引力(lì)透镜。对(duì)子弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究(jiū)也(yě)被认为是暗(àn)物质存在(zài)的(de)迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了(le)130多亿年(nián)之(zhī)后，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间背景上留下了(le)各相同性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上(shàng)它们(men)之间的(de)温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前景背景分(fēn)离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背景辐射的测(cè)量(liàng)值，我们需要的暗物质(zhì)大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例(lì)是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架(jià)，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当(dāng)中存(cún)在着(zhe)某(mǒu)种(zhǒng)类(lèi)型(xíng)的粒子，它们(men)不(bù)参与任何其他的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过(guò)引(yǐn)力来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。这种粒子(zi)到(dào)底是什么(me)？科学家(jiā)们(men)已经提出了(le)数十种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子(zi)所需要的实(shí)验方(fāng)式也(yě)不相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当中，人类为了(le)寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行(xíng)了(le)超过50次的实(shí)验(yàn)，却没有任(rèn)何(hé)实质(zhì)性的发现，除了一个地(dì)方，意(yì)大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地(dì)球(qiú)上(shàng)最大的地学(xué)实验(yàn)室，这(zhè)个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层(céng)楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的(de)6月份(fèn)达(dá)到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到(dào)最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认(rèn)为这可能是人类发现暗(àn)物质(zhì)的(de)第一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性的年度(dù)信号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会(huì)产生相应的(de)振荡(dàng)，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的(de)时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另(lìng)外半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到(dào)完全(quán)一致，这是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗(àn)物质(zhì)流(liú)最快的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个(gè)理论的(de)有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学(xué)家认为这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研究人员们(men)所观测到(dào)的(de)周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信(xìn)号的差(chà)异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至(zhì)连意(yì)大利游客的数(shù)量也符合(hé)这个周期的规律。

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所(suǒ)以，科(kē)学家们(men)又在南(nán)半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎相同的实(shí)验室(shì)，这(zhè)里的季节与之前的(de)实(shí)验室正好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特(tè)征和第一个实(shí)验室(shì)是一(yī)样(yàng)的(de)。

因此，如果在(zài)这(zhè)里(lǐ)可以(yǐ)得到相(xiāng)同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为暗物(wù)质所存在(zài)的(de)非常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提(tí)供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视(shì)场(chǎng)仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一个关键的(de)用途就(jiù)是探(tàn)索暗物质背后的(de)奥(ào)秘，对于探(tàn)测的(de)结果，我们(men)只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的(de)效应，这(zhè)种暗(àn)物质(zhì)效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中生命的(de)诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不(bù)会意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的行星上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这(zhè)样的效应创造生(shēng)命。当(dāng)然(rán)，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是(shì)我更新的(de)动力！

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