宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任何的(de)有(yǒu)效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的(de)规律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天(tiān)体(tǐ)运行(xíng)轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未(wèi)知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是(shì)应用万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星(xīng)团的(de)尺度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星系所组(zǔ)成的(de)巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测(cè)量星系团的质量一般会(huì)使用到两种方法(fǎ)，当(dāng)两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获(huò)得(dé)其"光度学的(de)质量"，需要的(de)数(shù)据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力(lì)学(xué)质量的(de)计算，是利(lì)用光谱红移(yí)测量星系团中的(de)各个星系相对于(yú)星(xīng)系团的运动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵(měng)了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不(bù)以(yǐ)可(kě)见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们(men)无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基(jī)发现(xiàn)星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上(shàng)要快(kuài)得(dé)多(duō)，按照牛顿的运动(dòng)学(xué)定(dìng)律，仅靠(kào)这些可(kě)见星系的(de)质(zhì)量(liàng)所产生(shēng)的(de)引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就(jiù)应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种力(lì)量(liàng)来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分的质量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这样(yàng)的(de)一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的(de)运行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是他们(men)观测的结(jié)果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可(kě)是根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星(xīng)系当中如果没(méi)有足(zú)够大(dà)的质(zhì)量来(lái)吸引它(tā)们，这些外围(wéi)的(de)恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会(huì)使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离(lí)，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度(dù)。如(rú)果出现异常的结果，就认(rèn)为(wèi)是(shì)由暗物质(zhì)的(de)力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科(kē)学(xué)家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的(de)旋转速(sù)度(dù)并不(bù)符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我们的太(tài)阳系也(yě)不例外，太(tài)阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，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转，这个实际速度远远大于(yú)理论速(sù)度(dù)，那么产生(shēng)以(yǐ)上(shàng)这种向心(xīn)加速度的(de)原因很可能就是存在着一种我们(men)看(kàn)不到(dào)的物质，是这些暗物质的(de)引力(lì)效应将星系(xì)聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的(de)研究人员开(kāi)始相(xiāng)信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星系(xì)外恒(héng)星轨道(dào)的(de)速度，估算在星(xīng)系当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新(xīn)的(de)研究当(dāng)中，科(kē)学家们(men)发现，几乎(hū)没(méi)有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也(yě)会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文学家还发(fā)现(xiàn)了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数量却只有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则(zé)就会(huì)分崩(bēng)离析。但(dàn)是科(kē)学(xué)家们使用(yòng)最先进的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行了40个小时(shí)的详细(xì)测量之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是(shì)可以用正常的物(wù)质(zhì)和力学定律(lǜ)来解(jiě)释的(de)。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没(méi)有任(rèn)何星系(xì)存在(zài)。造(zào)成(chéng)这些现象的(de)除了(le)暗物质(zhì)的假说(shuō)之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不够(gòu)全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不同尺度(dù)空(kōng)间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系(xì)尺度中的(de)天体会沿着它(tā)们的轨(guǐ)道(dào)，按(àn)照我们所理解的(de)方式运动。但是上(shàng)升(shēng)到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方式(shì)。对于(yú)在星(xīng)系团之间的(de)相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的(de)效(xiào)果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味(wèi)着我们(men)需要对现在的(de)物理定律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中还(hái)有(yǒu)关于暗物质存在(zài)的其(qí)他(tā)的理(lǐ)论证据，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成(chéng)，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质量都在星系的(de)气体当(dāng)中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的(de)急(jí)剧升高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于(yú)所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来验证它的质量(liàng)区(qū)域到(dào)底是不(bù)是集中在中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显(xiǎn)地看(kàn)到很(hěn)多星(xīng)系(xì)似乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和我们地球上的观测(cè)者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质(zhì)量的东西的(de)引力，会使身后更遥远星(xīng)系的(de)光都发生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)观(guān)测的时候(hòu)，发(fā)现它的(de)大质量区(qū)域并不是在中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就是(shì)当(dāng)星(xīng)团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到(dào)的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质(zhì)则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古(gǔ)老的(de)光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景上留下了(le)各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实(shí)际上它们之(zhī)间(jiān)的温差(chà)只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后的(de)二(èr)值图像进行(xíng)连通(tōng)域提(tí)取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅(fú)度(dù)会减小，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的(de)测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的(de)理论框架(jià)，就很(hěn)好地解释了(le)很多不(bù)同的观测结(jié)果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经提出(chū开钟点房很容易被警察查吗，开钟点房是不是容易被警察查)了数(shù)十(shí)种(zhǒng)的假想(xiǎng)目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子(zi)所需(xū)要(yào)的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了(le)一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的地学实验室，这个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三(sān)层楼高的(de)探测器，一直致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的科学家声称观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们(men)发现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什么(me)暗物(wù)质会产生周期性的年度信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当(dāng)中，这(zhè)意味着我们也在以(yǐ)这样的速度(dù)在穿(chuān)越着暗物(wù)质(zhì)流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以(yǐ)有(yǒu)半年(nián)的(de)时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的(de)方向与太阳环绕(rào)银河系(xì)的方向是一(yī)致的，而(ér)另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是(shì)理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时(shí)段。而(ér)在(zài)11月(yuè)份，又(yòu)恰(qià)好(hǎo)达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银(yín)河(hé)系(xì)的(de)平(píng)面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员们(men)所观测到的(de)周期性信(xìn)号。当(dāng)然(rán)也可能(néng)有其(qí)他(tā)的情况，造成这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数(shù)量也符合(hé)这个周(zhōu)期的规(guī)律。

开钟点房很容易被警察查吗，开钟点房是不是容易被警察查oding="async" data-ratio="0.5980582524271845" data-type="jpeg" data-w="1545" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/8743f9db0f4ec1b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以，科(kē)学家们又在南(nán)半球建立了(le)一个几乎相同(tóng)的实验室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特(tè)征(zhēng)和(hé)第(dì)一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可(kě)以(yǐ)得到(dào)相同的信(xìn)号，就可以成为暗物质(zhì)所存在(zài)的(de)非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这台(tái)太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫(jiào)做(zuò)“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一(yī)个关(guān)键的用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待(dài)了(le)。费米实验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如(rú)果暗物质(zhì)存在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生(shēng)命(mìng)进(jìn)化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不(bù)会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个(gè)角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的大前提是要(yào)先(xiān)找到暗物质(zhì)存在(zài)的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新的动力！

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