宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的(de)？为何(hé)会存(cún)在(zài)科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的几十年当中进行了(le)超(chāo)过(guò)50次的长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符(fú)合万(wàn)有引力定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会(huì)知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未知的(de)天(tiān)体通过引力在(zài)摄动(dòng)它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过(guò)天王星运行(xíng)轨道(dào)的(de)异常，推(tuī)算(suàn)并且发(fā)现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用万有(yǒu)引力(lì)定律所(suǒ)取得(dé)重大天(tiān)文成就的例子。但(dàn)是这些发现都是(shì)在恒星系统的(de)尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升到星系或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和测(cè)量后发星系团的质量。这是(shì)一个由(yóu)数(shù)千(qiān)个(gè)星系(xì)所(suǒ)组(zǔ)成的(de)巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一(yī)般会(huì)使用到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法结果一(yī)致，就可(kě)以确(què)定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光(guāng)度学(xué)的质量"，需要(yào)的数(shù)据是(shì)测量各个星系(xì)的光度(dù)。

第(dì)二种是动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对(duì)于(yú)星系团的运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟(jìng)然(rán)是“光度(dù)学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中(zhōng)很多星系的(de)速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无法将它们(men)束缚在星系团内(nèi)的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了(le)这样部分不可见的暗质(zhì)，它(tā)不(bù)发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们(men)对这(zhè)样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心越远(yuǎn)的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思议。

随(suí)着与中心距(jù)离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质(zhì)量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就是测(cè)量(liàng)星系当(dāng)中气(qì)体在X轴上距(jù)离星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力(lì)量进入(rù)其中。

于是科学家们通过(guò)射电望(wàng)远镜测(cè)量了(le)距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银(yín)河系的第(dì)三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳(yáng)系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒社保二级单位编码是什么意思，单位编码是什么意思呀的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么产生以上这(zhè)种向心加速度的(de)原因很可能就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越(yuè)来(lái)越(yuè)多(duō)的研(yán)究人员开始(shǐ)相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的(de)速度，估算(suàn)在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的(de)质(zhì)量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不(bù)是唯一(yī)可以解释这个(gè)现象的(de)原(yuán)因。在一项新的研究当(dāng)中，科学(xué)家们(men)发(fā)现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还(hái)发现(xiàn)了一(yī)个反常(cháng)的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的(de)千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质(zhì)，否则就(jiù)会分(fēn)崩离(lí)析。但(dàn)是(shì)科(kē)学家(jiā)们(men)使用(yòng)最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现(xiàn)星系中的(de)恒(héng)星运动是可以用正常的物质(zhì)和(hé)力学(xué)定律来解释的。那(nà)么(me)又(yòu)有人提出，也许该星系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了(le)暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能(néng)就是(shì)人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在(zài)不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工(gōng)作方式是(shì)不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的(de)轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则(zé)是(shì)不同的方(fāng)式。对于(yú)在星系团之间的(de)相互作用，科(kē)学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规(guī)模(mó)上，巨(jù)大的(de)质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在(zài)的物(wù)理定律进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让(ràng)很(hěn)多人认为暗(àn)物(wù)质假说(shuō)理(lǐ)论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质(zhì)存在的(de)其他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是(shì)蒙(méng)德(dé)理论所(suǒ)没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团(tuán)所组成，类(lèi)似这(zhè)样的(de)星(xīng)团，它(tā)们大部分(fēn)的(de)普通质量(liàng)都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相(xiāng)互作用(yòng)就(jiù)会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系(xì)团大(dà)部分的(de)质量将位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通(tōng)过什(shén)么来验证它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不是(shì)集(jí)中在中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在(zài)照片(piàn)中我们可以明显地看到很(hěn)多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变(biàn)。其实(shí)这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的(de)天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的东西的引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当(dāng)人们对子弹星(xīng)系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的(de)大质量区(qū)域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观(guān)测到(dào)的质量气(qì)体(tǐ)被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了(le)这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成(chéng)了(le)引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质(zhì)存(cún)在的迄(qì)今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了(le)130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背景(jǐng)上留下了各相同性的(de)微(wēi)波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部分(fēn)表示温度较高(gāo)的(de)区(qū)域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像进行连通域提取和标记(jì)之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而随(suí)着暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波(bō)背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍(bèi)。这个(gè)数(shù)字与解释星系当中恒(héng)星运动所需(xū)要(yào)的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一(yī)个简单的理论(lùn)框架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很(hěn)多(duō)不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存(cún)在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电(diàn)磁作(zuò)用(yòng)，只通过引力(lì)来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于找到(dào)了暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们(men)已(yǐ)经提出了(le)数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要的实(shí)验方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会(huì)与常规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们(men)已经(jīng)进行了超过50次的(de)实验(yàn)，却没有任何实质性的(de)发(fā)现，除了(le)一个地方，意大利的(de)格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大(dà)的地学实验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三(sān)层楼高(gāo)的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多(duō)年的(de)数据收集，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月(yuè)降(jiàng)到(dào)最低，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是一(yī)样。一些科学家认(rèn)为(wèi)这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是(shì)为什么(me)暗物质会产生周(zhōu)期性的年(nián)度信号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕(rào)着(zhe)银河系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我们也在(zài)以(yǐ)这样(yàng)的(de)速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个过程中会产(chǎn)生(shēng)相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向是一致(zhì)的，而(ér)另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太(tài)阳的方向正(zhèng)好达到完全(quán)一致(zhì)，这(zhè)是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不(bù)影响(xiǎng)这个(gè)理论(lùn)的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解(jiě)释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的周期性(xìng)信号(hào)。当(dāng)然也可(kě)能有其他(tā)的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的(de)数量(liàng)也符(fú)合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球(qiú)建立了(le)一个(gè)几乎相(xiāng)同(tóng)社保二级单位编码是什么意思，单位编码是什么意思呀的实验室，这里(lǐ)的(de)季节与之前(qián)的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗物质流的(de)运动特征和第一(yī)个实验室(shì)是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物质所存在(zài)的非常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是(shì)探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的(de)结果，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生，或者说(shuō)是生(shēng)命进化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如(rú)果这一理论得(dé)到进(jìn)一步的(de)证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通过这样(yàng)的(de)效应创造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是(shì)要(yào)先(xiān)找到暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们(men)，你们(men)觉得暗(àn)物质到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你的支持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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