宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的(de)？为何会(huì)存(cún)在科学无(wú)法解释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质存在的证据，科(kē)学家们(men)在过去(qù)的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天(tiān)体运(yùn)动的规律。往后的(de)几(jǐ)百(bǎi)年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定(dìng)律(lǜ)的时候，他们就会(huì)知道(dào)，周围一定有(yǒu)未知的天体通(tōng)过引力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了(le)海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是这些(xiē)发(fā)现都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发(fā)星系团的质量。这(zhè)是(shì)一个由数(shù)千(qiān)个星系所组成的(de)巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团(tuán)的质(zhì)量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一(yī)致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度学的(de)质量"，需要(yào)的数据是测(cè)量(liàng)各个星(xīng)系的(de)光度。

第二种是(shì)动力(lì)学(xué)质量的计算，是利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座(zuò)星系(xì)团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见(jiàn)光的(de)形式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系(xì)的(de)速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它(tā)们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸(xī)光、反射(shè)光，但是(shì)它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才再一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论(lùn)上来(lái)说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运(yùn)行速度(dù)就会越(yuè)慢。但是他们观测(cè)的(de)结果(guǒ)却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据牛顿的(de)万有引力定律，在星(xīng)系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗(àn)物质的力量进入(rù)其(qí)中。

一般暧昧期多久确立关系，男人暧昧久了会不会动真心a-w="1897" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/67429f249a21ea5.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

于是科学(xué)家们(men)通(tōng)过(guò)射电(diàn)望(wàng)远镜测(cè)量了(le)距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速(sù)度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力(lì)学定律。我们的太阳系(xì)也(yě)不例外(wài)，太(tài)阳(yáng)系位(wèi)于银河(hé)系的第三(sān)悬臂之上，距(jù)离(lí)银(yín)河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根据万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度(dù)，那(nà)么产生以上这种向(xiàng)心加速(sù)度(dù)的原因很可能就是存在(zài)着一种我(wǒ)们(men)看不到的(de)物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研究(jiū)人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据星系外恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估算在星系当中(zhōng)暗(àn)物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一(yī)可以解(jiě)释这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文(wén)学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但是(shì)星系当中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒星(xīng)数量(liàng)却只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物(wù)质(zhì)，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进(jìn)的(de)望远镜对(duì)其进行了40个小时的(de)详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用正常(cháng)的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的(de)除了暗物质的(de)假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的(de)理解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可(kě)能在不同尺度(dù)空间(jiān)中的(de)工作方式是(shì)不(bù)同的(de)，这意味着在(zài)行星(xīng)系尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用，科(kē)学家(jiā)还引(yǐn)入了(le)外部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年(nián)的规(guī)模上，巨大(dà)的质量之(zhī)间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在(zài)的物理定(dìng)律进(jìn)行修正，这些发(fā)现也(yě)让很多人认为(wèi)暗(àn)物质假说(shuō)理论就此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗物(wù)质存在的其(qí)他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙(méng)德(dé)理论(lùn)所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年的子(zi)弹星系团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似(shì)这样的(de)星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧(jù)升(shēng)高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团(tuán)大部(bù)分的(de)质量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来(lái)验证它的(de)质量区域到底是不是集(jí)中在中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多(duō)星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的(de)形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们地球(qiú)上的观测(cè)者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释(shì)方法(fǎ)就是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观(guān)测(cè)到的(de)质量气(qì)体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来(lái)自(zì)宇宙当中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过(guò)了130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景(jǐng)上留下了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射(shè)。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间的(de)温差只有(yǒu)万分之一。

科(kē)学家们通过(guò)对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提(tí)取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看(kàn)起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值，我们需(xū)要(yào)的暗(àn)物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物(wù)质(zhì)比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地(dì)解释了(le)很多不(bù)同(tóng)的观测结(jié)果。而暗(àn)物质(zhì)的本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁(cí)作(zuò)用(yòng)，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式(shì)也(yě)不相同。在过去(qù)的(de)几十年当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用(yòng)的(de)“暗物质(zhì)”，科(kē)学家(jiā)们已经进行了(le)超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的(de)发现，除(chú)了(le)一(yī)个地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的(de)地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最(zuì)大的(de)地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层(céng)楼(lóu)高的(de)探测器，一直(zhí)致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收(shōu)集，人们(men)发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率会(huì)在每(měi)年的6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后在11月降到(dào)最低(dī)，而且在20年当中每年都是(shì)一(yī)样。一些科学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物(wù)质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕着银河系进(jìn)行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半(bàn)年(nián)的时间，地(dì)球(qiú)围(wéi)绕太(tài)阳的方(fāng)向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而(ér)另外半(bàn)年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好(hǎo)达到完全(quán)一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质(zhì)流最快的(de)时(shí)段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因(yīn)此科学(xué)家认为(wèi)这可以用来解(jiě)释，研究人员们所观(guān)测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年(nián)度周(zhōu)期信号的(de)差异也可能是(shì)温度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符(fú)合这个周(zhōu)期的(de)规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学(xué)家(jiā)们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前的(de)实(shí)验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿(chuān)过(guò)暗物质流(liú)的运动特(tè)征和第一个(gè)实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如(rú)果(guǒ)在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由(yóu)于(yú)这(zhè)个(gè)实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目(mù)前还无(wú)法提(tí)供相应(yīng)的数(shù)据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南(nán)希(xī)格雷斯(sī)罗曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待(dài)了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神(shén)秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持宇宙当中生(shēng)命的(de)诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗(àn)物质会(huì)不会意味(wèi)着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中某个(gè)角(jiǎo)落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创造生(shēng)命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的(de)大前提(tí)是要先(xiān)找到暗物质(zhì)存在的(de)实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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