宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么(me)？人类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找暗(àn)物质存(cún)在(zài)的证据(jù)，科学家(jiā)们在过(guò)去(qù)的几十(shí)年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的(de)长期实验，但是却没有发(fā)现任何(hé)的有效证据(jù)。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年出版的(de)自(zì)然哲学数学(xué)原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学(xué)家们(men)发现某些(xiē)天体(tǐ)运(yùn)行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的(de)发(fā)现都是应用万有引力定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文成就(jiù)的例子。但是这些发(fā)现(xiàn)都是在恒星系(xì)统(tǒng)的(de)尺度当中(zhōng)，可当我们上升到(dào)星系或者(zhě)是星(xīng)团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在(zài)研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系所组成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星(xīng)系被(bèi)引力束缚(fù)在一(yī)起。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各(gè)个星系(xì)的(de)光度。

第二种是(shì)动力学质(zhì)量的计(jì)算(suàn)，是(shì)利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系(xì)相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见光的(de)形式所(suǒ)存(cún)在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测(cè)量速度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基(jī)发现星系(xì)团中很多星系的(de)速度比(bǐ)理(lǐ)论(lùn)上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是(shì)无法将它们(men)束缚在星(xīng)系团(tuán)内的，它(tā)们早就应(yīng)该被抛(pāo)出星系(xì)团之外了，除(chú)非(fēi)有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来(lái)源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了(le)这(zhè)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(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速(sù)度就会(huì)越慢。但是(shì)他们(men)观(guān)测(cè)的结(jié)果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学家们(men)会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方法就是测(cè)量星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)气(qì)体在(zài)X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物质的(de)力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星(xīng)系(xì)中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素，发(fā)现它们的(de)旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位(wèi)于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个实际速(sù)度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因(yīn)很可能就是存在着一(yī)种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的(de)引力(lì)效应将星系(xì)聚集(jí)在了(le)一起(qǐ)。

也是从(cóng)这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研究人(rén)员开始相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系(xì)外(wài)恒星(xīng)轨道的速(sù)度，估算在星系(xì)当中暗物质(zhì)的质黄鳝多了怎么保鲜存放 黄鳝冰箱半年可以吃吗量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当(dāng)中，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的(de)微小差异。另(lìng)外，天文学(xué)家(jiā)还发现了(le)一个(gè)反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但(dàn)是(shì)星系当(dāng)中存在(zài)的恒星数量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科(kē)学(xué)家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了40个(gè)小时的(de)详细测量之(zhī)后，发现星系中的(de)恒星运动是(shì)可以用正常(cháng)的物质和(hé)力学定律来解释的。那么又(yòu)有人提出(chū)，也许(xǔ)该(gāi)星系(xì)的暗物(wù)质，已经被附(fù)近的(de)另一(yī)个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是(shì)人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不(bù)同(tóng)尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工(gōng)作方(fāng)式(shì)是(shì)不(bù)同的，这意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理(lǐ)解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺度(dù)，引力之(zhī)间的(de)相互作用(yòng)则(zé)是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了外(wài)部场效应(yīng)的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产生(shēng)对彼(bǐ)此特(tè)殊(shū)的效果，这(zhè)个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说(shuō)理(lǐ)论就此终(zhōng)结(jié)。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质存在的其他(tā)的(de)理(lǐ)论(lùn)证据(jù)，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的(de)星团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星(xīng)系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互(hù)作用(yòng)就(jiù)会导致温(wēn)度的急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团(tuán)大(dà)部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有(yǒu)这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间区域。那么(me)我们通过(guò)什么(me)来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张(zhāng)全(quán)彩的高(gāo)清照片(piàn)，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯(bó)望(wàng)远镜出了什(shén)么问(wèn)题(tí)，而是这样极(jí)遥远的(de)天体和我们地(dì)球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系(xì)团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的(de)大质量区域并不是(shì)在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是(shì)当星团发生全部(bù)的(de)碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到的质量气(qì)体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了引(yǐn)力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团(tuán)的(de)引力(lì)透(黄鳝多了怎么保鲜存放 黄鳝冰箱半年可以吃吗tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的理论(lùn)证据。

除(chú)此之外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的部分表(biǎo)示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝(lán)色(sè)则(zé)表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过对前(qián)景背(bèi)景(jǐng)分离后的二值图像进(jìn)行(xíng)连(lián)通域(yù)提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需(xū)要(yào)的暗(àn)物(wù)质大约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了很(hěn)多不(bù)同的观测结果。而暗物质的(de)本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力(lì)来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存(cún)在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出了(le)数十种的(de)假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子所需要的(de)实(shí)验方式也不(bù)相同。在(zài)过去的(de)几十年(nián)当中，人(rén)类为了(le)寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸(mō)不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们已经进行了超过(guò)50次的实(shí)验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发现，除(chú)了一个地方，意大利的(de)格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一(yī)直致(zhì)力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了某种(zhǒng)信号。经(jīng)过(guò)了20多(duō)年的(de)数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然(rán)后(hòu)在(zài)11月降(jiàng)到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年(nián)度(dù)信号呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移(yí)动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这(zhè)意味着我们也在(zài)以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕(rào)太(tài)阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方(fāng)向是一致的，而另外(wài)半年(nián)则与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段(duàn)。而在(zài)11月(yuè)份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银(yín)河(hé)系的平(píng)面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这(zhè)并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家认为这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当然(rán)也可能有其他的情(qíng)况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚(shèn)至连意大利(lì)游(yóu)客的数量(liàng)也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立(lì)了一(yī)个几乎相同(tóng)的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验(yàn)室(shì)正好相反(fǎn)，而(ér)在这(zhè)里，地(dì)球穿(chuān)过暗(àn)物质(zhì)流的运(yùn)动特征(zhēng)和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数(shù)据(jù)支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的(de)望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一(yī)个关键的用途就是(shì)探索暗(àn)物(wù)质背后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会(huì)不会意味(wèi)着人(rén)类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗物质到(dào)底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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