宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过(guò)去的几十年(nián)当中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任(rèn)何的(de)有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)，它(tā)揭示了(le)宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后(hòu)的(de)几百年来，当天(tiān)文学家们(men)发现某些天体运(yùn)行轨道出现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄(shè)动(dòng)它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所取得(dé)重大天(tiān)文成就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到星系或者是星团(tuán)的(de)尺度，事情(qíng)就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系团的(de)质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系团的质(zhì)量(liàng)一般(bān)会使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就可以确定(dìng)其质量(liàng)的(de)范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个(gè)星系的光度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利(lì)用光谱红移(yí)测量星系团中的(de)各(gè)个(gè)星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速(sù)度(dù)。当测量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系(xì)团(tuán)有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并(bìng)不(bù)以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异(yì)的是(shì)，在测量速(sù)度的过程中，兹(zī)威基发现星系(xì)团中很(hěn)多星系的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得(dé)多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的(de)质量(liàng)所产生的引(yǐn)力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛(pāo)出(chū)星(xīng)系团之(zhī)外(wài)了，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量在起作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的(de)质(zhì)量。只是当时(shí)的人们对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心(xīn)越远的恒星(xīng)在(zài)其轨道(dào)上的运行(xíng)速(sù)度就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测的结果却(què)让人(rén)感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离的(de)增加，恒星(xīng)的(de)旋(xuán)转速(sù)度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在(zài)星系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大(dà)的质(zhì)量来吸引它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一(yī)种(zhǒng)相对(duì)标准的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是(shì)测量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体的旋转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物质的(de)力(lì)量进入其中。

于是科(kē)学家们(men)通过射电望(wàng)远镜测量了距(jù)离(lí)星系(xì)中心更远距(jù)离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们(men)的(de)旋转速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的(de)力学定律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实(shí)际速(sù)度远(yuǎn)远大于(yú)理(lǐ)论速度，那(nà)么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心加速度的原(yuán)因很可能就是(shì)存在着一种我们(men)看不(bù)到(dào)的(de)物质，是(shì)这(zhè)些暗(àn)物质的(de)引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研(yán)究人员开始相信暗物(wù)质的存在(zài)。科学家根据星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速(吉美生肖是哪几肖 吉美凶丑打一正确生肖sù)度，估算在星系(xì)当中暗物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯(wéi)一可以(yǐ)解释这(zhè)个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文(wén)学(xué)家还(hái)发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银(yín)河系的千(qiān)分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可以用正常的(de)物质和力学定律(lǜ)来解释的(de)。那(nà)么又有人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被附(fù)近的(de)另一个(gè)大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的是(shì)，它的附近没有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成这些(xiē)现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的假说(shuō)之外，另一种可能就是(shì)人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的(de)工作方式是(shì)不同的，这意味着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中的(de)天体(tǐ)会沿着(zhe)它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动。但(dàn)是(shì)上升到星(xīng)系(xì)和(hé)星团的尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这(zhè)意味着(zhe)我们(men)需要(yào)对现在的(de)物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物(wù)质(zhì)存在的其他的理论证据，这(zhè)些(xiē)理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)星系团所组成，类似这(zhè)样的星团(tuán)，它们(men)大部(bù)分的普通(tōng)质量都(dōu)在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)就会导致(zhì)温(wēn)度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部分的(de)质量(liàng)将位于(yú)所有这些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可(kě)以明显地看到(dào)很多星系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变(biàn)。其(qí)实这(zhè)些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了(le)什么(me)问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上(shàng)的(de)观测(cè)者之间。被(bèi)一个质量(liàng)超级(jí)巨大(dà)的天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量的(de)东西的引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子弹星(xīng)系团观(guān)测(cè)的时候，发现它的(de)大质量区域并(bìng)不(bù)是在中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是(shì)当星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的(de)质(zhì)量气体被卡在了(le)中间(jiān)，暗物质则直接通过了(le)这个区域(yù)，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最(zuì)好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了(le)。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背景上留下了各(gè)相同性(xìng)的微波辐射。其中红色(sè)的部分(fēn)表(biǎo)示(shì)温度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则表示相对(duì)较冷(lěng)的区域(yù)，但实际上它(tā)们之间的温差(chà)只有(yǒu)万分之一。

科学家们(men)通过(guò)对前景背(bèi)景分离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提(tí)取和标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有(yǒu)暗(àn)物质(zhì)，图形看起来不应该是这(zhè)样的(de)，而(ér)随(suí)着(zhe)暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质(zhì)的(de)5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动(dòng)所需要的暗(àn)物质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观吉美生肖是哪几肖 吉美凶丑打一正确生肖测结(jié)果。而暗物质的本(běn)质(zhì)就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们(men)不参与(yǔ)任何其(qí)他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是(shì)什么？科(kē)学家们已经提(tí)出了(le)数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年(nián)当(dāng)中，人(rén)类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规物质相互作(zuò)用(yòng)的(de)“暗(àn)物质”，科学(xué)家们(men)已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任何实(shí)质(zhì)性的发现(xiàn)，除了一(yī)个地(dì)方，意(yì)大(dà)利的(de)格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大(dà)的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的(de)探测(cè)器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年(nián)的(de)数(shù)据(jù)收集，人们发现(xiàn)了(le)一(yī)个有趣(qù)的(de)事(shì)情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到(dào)最低，而(ér)且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物(wù)质会产生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也(yě)在以这样的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这(zhè)个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地(dì)球围绕太(tài)阳的(de)方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系(xì)的方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方(fāng)向(xiàng)正(zhèng)好达(dá)到完全(quán)一致，这是理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个(gè)理论的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测(cè)到(dào)的(de)周(zhōu)期(qī)性信号。当然也可(kě)能有其他的(de)情(qíng)况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周(zhōu)期信(xìn)号(hào)的差异也可(kě)能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建(jiàn)立(lì)了一个几乎相同的(de)实验室(shì)，这里的季(jì)节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验(yàn)室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质所(suǒ)存在的(de)非常有力的证据了。但是由于这个(gè)实验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法提供相(xiāng)应(yīng)的数(shù)据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiān吉美生肖是哪几肖 吉美凶丑打一正确生肖g)会发射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但(dàn)它(tā)的宽(kuān)视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒(lì)子天体物(wù)理中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说(shuō)是生命进化(huà)的一个(gè)重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进一步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质(zhì)会不会(huì)意味(wèi)着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个(gè)角落的(de)行(xíng)星上(shàng)，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更(gèng)新的(de)动(dòng)力(lì)！

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