宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科(kē)学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是(shì)什(shén)么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质(zhì)存在的证据(jù)，科学家(jiā)们在过(guò)去(qù)的几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任(rèn)何的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数学原(yuán)理(lǐ)一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学(xué)家们(men)发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在(zài)摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维(wéi)耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系(xì)统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我们上升到(dào)星(xīng)系或者(zhě)是(shì)星(xīng)团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是一个由数千(qiān)个(gè)星系(xì)所(suǒ)组(zǔ)成的(de)巨(jù)大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量一(yī)般会使用到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的(de)范围(wéi)。

第(dì)一(yī)种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各个(gè)星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测(cè)量星系团(tuán)中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意(yì)味着，后发(fā)座星系(xì)团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或(huò)者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系(xì)团中很多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

独肖有哪几个atio="0.6186612576064908" data-type="jpeg" data-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它(tā)们却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一次(cì)出(chū)现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是(shì)他们观(guān)测(cè)的结(jié)果却(què)让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可(kě)是根(gēn)据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被(bèi)甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的(de)方法来解释暗物质的(de)存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异(yì)常的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜(jìng)测量了(le)距离星(xīng)系(xì)中心(xīn)更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不(bù)符(fú)合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也(yě)不(bù)例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂(bì)之上(shàng)，距离银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度(dù)，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可能(néng)就(jiù)是存在(zài)着一种我们(men)看(kàn)不(bù)到的(de)物质，是(shì)这些暗物(wù)质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系聚(jù)集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的(de)质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一可(kě)以解(jiě)释这个现象的原(yuá独肖有哪几个n)因。在一项新(xīn)的(de)研究当(dāng)中，科(kē)学家(jiā)们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速(sù)度(dù)上的微小(xiǎo)差(chà)异。另(lìng)外，天文(wén)学家(jiā)还(hái)发现了一个反常的(de)星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离(lí)地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但(dàn)是(shì)星系当(dāng)中(zhōng)存在的恒(héng)星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家们使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正常的物(wù)质(zhì)和力学定(dìng)律来解释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被(bèi)附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有任何星系(xì)存在。造(zào)成(chéng)这(zhè)些现(xiàn)象的除(chú)了(le)暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可(kě)能就是人类(lèi)对(duì)引力的(de)理解还不够全面，引力很可能在(zài)不(bù)同尺度(dù)空间中的工作(zuò)方(fāng)式是不同的(de)，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺度(dù)中的(de)天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的方(fāng)式运(yùn)动。但是(shì)上升(shēng)到星(xīng)系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力(lì)之间的相互作用则是不(bù)同的方式。对(duì)于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入(rù)了(le)外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大的质量之间会产生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的(de)其他的理(lǐ)论证据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大(dà)部分(fēn)的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后，子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域(yù)。那么我(wǒ)们(men)通过(guò)什么来验证它的独肖有哪几个质量(liàng)区域到底是不(bù)是集(jí)中在中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙当中第(dì)一张全彩的高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我们可(kě)以明显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨(jù)大的形(xíng)变。其实这(zhè)些星(xīng)系本身(shēn)并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的(de)天(tiān)体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人(rén)们对子(zi)弹(dàn)星系团观(guān)测的时候，发现它的大质量区域(yù)并不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的(de)解释(shì)方法就(jiù)是当星团(tuán)发生(shēng)全(quán)部(bù)的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到(dào)的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗物质则(zé)直(zhí)接(jiē)通过了这个区域，并在两边(biān)形成了(le)引力透镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认为(wèi)是暗(àn)物质存在(zài)的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理论证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还(hái)有来自(zì)宇宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅(chàng)通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下了(le)各相同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较(jiào)高的(de)区域，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们(men)之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学(xué)家们通过对(duì)前景背(bèi)景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图(tú)形看(kàn)起来不应该是(shì)这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大约(yuē)是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数(shù)字与(yǔ)解释(shì)星系当(dāng)中恒星(xīng)运(yùn)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(de)理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多(duō)不同(tóng)的(de)观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是(shì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不参(cān)与任何其他的(de)电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到(dào)这种粒子的存在(zài)，就相当于找到了(le)暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提(tí)出了(le)数(shù)十(shí)种(zhǒng)的(de)假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的(de)目标(biāo)粒子所需要的实(shí)验方式(shì)也不(bù)相同。在过去的几十(shí)年(nián)当中，人类为(wèi)了寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进(jìn)行了超过50次的(de)实(shí)验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个地(dì)方，意大(dà)利的(de)格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地(dì)学实验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这(zhè)里的科学家(jiā)声(shēng)称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的(de)数据(jù)收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的(de)事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然(rán)后(hòu)在11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物(wù)质(zhì)会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银(yín)河(hé)系进行(xíng)移动，那么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着(zhe)我们(men)也(yě)在以这(zhè)样的(de)速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这个过(guò)程中会产生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半(bàn)年的(de)时间，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系(xì)的方向(xiàng)是一致(zhì)的(de)，而另(lìng)外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月份(fèn)的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方向正好达(dá)到(dào)完(wán)全一致，这是理论上地(dì)球(qiú)穿(chuān)越(yuè)暗(àn)物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际(jì)的(de)情(qíng)况(kuàng)中，太(tài)阳系相(xiāng)对(duì)银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个(gè)理论(lùn)的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认为这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研究人员们(men)所观(guān)测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度(dù)周期(qī)信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符(fú)合这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎相同的(de)实(shí)验室(shì)，这里的季节与之前(qián)的实验(yàn)室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以得(dé)到相(xiāng)同的信号，就可(kě)以成为暗物(wù)质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚(gāng)刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器提供(gōng)的(de)视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物(wù)质(zhì)背(bèi)后(hòu)的(de)奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持(chí)宇宙当中生命的(de)诞生(shēng)，或者说是生命(mìng)进化(huà)的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如(rú)果这一(yī)理论得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意味(wèi)着人类并不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生(shēng)命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要先找到(dào)暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是(shì)我更新的(de)动力！

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