宇宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了(le)宇(yǔ)宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规(guī)律。往后的几百年(nián)来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律的(de)时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体(tǐ)通过(guò)引力在(zài)摄(shè)动它的(de)轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过天王星运(yùn)行轨道的异(yì)常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)所取(qǔ)得重大(dà)天文成就的例(lì)子。但是这些发(fā)现都(dōu)是在恒星系统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异(yì)了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹(zī)威基(jī)正在研究和测量(liàng)后发(fā)星系(xì)团(tuán)的(de)质量。这是一个由(yóu)数千(qiān)个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大星系团，这(zhè)些星系被(bèi)引力(lì)束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量一般(bān)会使用到(dào)两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果一致，就可以确定(dìng)其(qí)质(zhì)量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测(cè)量各个星(xīng)系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱红(hóng)移测量(liàng)星系团中的各个星(xīng)系相对(duì)于(yú)星(xīng)系团的运动速度。当测量结(jié)果出(chū)来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻(chè)底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的(de)形式(shì)所存在(zài)，我们无法看到。最(zuì)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(hěn)多星系(xì)的(de)速度比理论上要快得(dé)多，按(àn)照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量(liàng)所产生(shēng)的引力(lì)是无(wú)法将它们束(shù)缚在星系(xì)团内的(de)，它们早就应该被(bèi)抛出(chū)星系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的(de)力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出(chū)了这样部分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这(zhè)样的(de)一种说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这个(gè)词(cí)才再一(yī)次出现。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来(lái)说(shuō)，距(jù)离中(zhōng)心越远的(de)恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感到(dào)不(bù)可思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离的(de)增加，恒(héng)星(xīng)的旋(xuán)转速(sù)度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的(de)万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些外(wài)围的(de)恒星早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家(jiā)们会使用(yòng)一种相对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度(dù)应该(gāi)是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加(jiā)速度的原因(yīn)很可能就是存在(zài)着一种我们看不(bù)到的物(wù)质，是这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将(jiāng)星系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从这时开始，越来(lái)越(yuè)多的研(yán)究人(rén)员开始相(xiāng)信暗物质的存(cún)在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的(de)原(yuán)因。在一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度(dù)上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大(dà)约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒星数(shù)量(liàng)却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论(lùn)上，该星系(xì)必须存(cún)在(zài)暗(àn)物(wù)质(zhì)，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学家们使用(yòng)最(zuì)先进的望(wàng)远镜对其进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现(xiàn)星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系(xì)的暗(àn)物质(zhì)，已经被(bèi)附近的另一(yī)个大(dà)星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象的(de)除了(le)暗(àn)物质的(de)假说之外(wài)，另(lìng)一种可(kě)能就是人类对(duì)引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是(shì)不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照(zhào)我们(men)所理解的方式(shì)运动(dòng)。但(dàn)是上升(shēng)到星系(xì)和星团的(de)尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互(hù)作用则是(shì)不同(tóng)的方式。对(duì)于在星系团之间(jiān)的相(xiāng)互作用，科学(xué)家还引(yǐn)入(rù)了(le)外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的(de)质(zhì)量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味(wèi)着(zhe)我们需(xū)要对现在的(de)物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物(wù)质存在(zài)的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证据是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分(fēn)的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作用就会导致(zhì)温度(dù)的(de)急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团大部(bù)分(fēn)的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它(tā)的(de)质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ龙湖陈序平出生日期 龙湖是国企还是民营企业)斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可以(yǐ)明显地(dì)看到(dào)很(hěn)多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系本身(shēn)并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量的东(dōng)西的引力(lì)，会使身后更遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨(jù)大的天体(tǐ)可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测(cè)的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方法就是当(dāng)星团发生全部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观测到的(de)质量气体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通过了这个区(qū)域(yù)，并在(zài)两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好的(de)理论证据(jù)。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地(dì)穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的(de)部分表示(shì)温度较高的(de)区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实(shí)际上它(tā)们之间的温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科学家们通(tōng)龙湖陈序平出生日期 龙湖是国企还是民营企业过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应(yīng)该是(shì)这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗(àn)物(wù)质大约(yuē)是普通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了(le)很多不同的观测结果。而(ér)暗物质的(de)本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的(de)电磁作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存(cún)在(zài)，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家(jiā)们(men)已经提出了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子所需要的(de)实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规物质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实(shí)质(zhì)性的(de)发(fā)现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地(dì)学实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼高的(de)探测器，一直致(zhì)力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某(mǒu)种信(xìn)号。经过了20多(duō)年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣(qù)的(de)事情。探(tàn)测率会在每(měi)年的6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在11月降到(dào)最低(dī)，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这(zhè)可(kě)能是人类(lèi)发现暗物质的第(dì)一个(gè)直(zhí)接证据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那么(me)如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度(dù)在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程(chéng)中会产生相应的(de)振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕(rào)太阳的方(fāng)向与太(tài)阳环绕银河(hé)系的方向(xiàng)是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究人员们所观(guān)测到的周期(qī)性信号。当然也可(kě)能有其他的(de)情况，造成这(zhè)种年度周期信号(hào)的差(chà)异也可(kě)能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山(shān)上(shàng)的积(jī)雪，甚至(zhì)连意大(dà)利游客的数量也(yě)符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科(kē)学家们又在南(nán)半球(qiú)建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的(de)季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和第(dì)一个实验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的信号，就可(kě)以成为暗(àn)物质所存在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成不(bù)久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无(wú)法提供相应的数(shù)据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一个关键的(de)用途就(jiù)是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗(àn)物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个(gè)角落的行星上，暗(àn)物质正(zhèng)在通过这样的效应(yīng)创造生命(mìng)。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在的实(shí)际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动(dòng)力！

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