宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存(cún)在科学无法解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质又究(j三传一反指的是什么意思，三传一反指的是反应动力学iū)竟是什么？人类为了(le)寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据(jù)，科(kē)学(xué)家们在过去(qù)的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期(qī)实(shí)验，但是却没(méi)有(yǒu)发现任何的有(yǒu)效证据。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发(fā)现某些(xiē)天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一(yī)定有(yǒu)未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的(de)异常，推算并且发现了(le)海(hǎi)王(wáng)星的(de)存(cún)在(zài)。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可(kě)当我们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变(biàn)得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗(fú)里(lǐ)茨(cí)兹威基正(zhèng)在(zài)研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是(shì)一(yī)个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量星系团的质(zhì)量一(yī)般会(huì)使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一(yī)种是(shì)获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系的(de)光度(dù)。

第二种是(shì)动力学质量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移测量(liàng)星系团中的(de)各个星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运(yùn)动速(sù)度(dù)。当测(cè)量结(jié)果出(chū)来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式(shì)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(xiàn)星系团中很多星系的速(sù)度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法将它们束缚(fù)在(zài)星系团(tuán)内的，它(tā)们(men)早就应该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除(chú)非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力(lì)量(liàng)在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出(chū)了这样部分不可见的(de)暗(àn)质，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部分的(de)质量(liàng)。只是当时(shí)的人们对这样的一种说(shuō)法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道(dào)上的运行速(sù)度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离(lí)的(de)增(zēng)加，恒(héng)星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可(kě)是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够(gòu)大(dà)的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家(jiā)们(men)会使(shǐ)用(yòng)一种相对标准的(de)方法来解释暗物(wù)质的(de)存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是由暗物(wù)质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通(tōng)过射(shè)电望远镜测量了距离星系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学(xué)定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第(dì)三(sān)悬臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，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(shí)际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加(jiā)速度的原因很可能就三传一反指的是什么意思，三传一反指的是反应动力学是(shì)存在着一种我们(men)看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚集在了(le)一起。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相信暗物质的存在(zài)。科学家(jiā)根据星系外恒(héng)星(xīng)轨道的速度，估算在星(xīng)系(xì)当中暗物质的(de)质(zhì)量占整个星系(xì)质(zhì)量(liàng)的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现速度上的(de)微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文学家还发现(xiàn)了一个(gè)反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒星(xīng)数量却(què)只有银河系的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系(xì)中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正(zhèng)常(cháng)的物质和力学(xué)定律来(l三传一反指的是什么意思，三传一反指的是反应动力学ái)解释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该(gāi)星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附(fù)近的另(lìng)一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系(xì)存在。造(zào)成这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是(shì)不(bù)同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿着(zhe)它们的(de)轨道，按照我们所理解的(de)方式(shì)运动。但是(shì)上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用(yòng)则是不同的方(fāng)式。对于在星系(xì)团之(zhī)间的相互作(zuò)用，科学家还(hái)引入(rù)了外部场效应(yīng)的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着我们(men)需要对现在的物理定律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也(yě)让很多人认为(wèi)暗物质(zhì)假说(shuō)理(lǐ)论就(jiù)此(cǐ)终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关于(yú)暗物质(zhì)存在(zài)的(de)其他(tā)的理论(lùn)证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际(jì)气体的相互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星(xīng)系团(tuán)大部分的质量将位于所有这些(xiē)气体所在的中(zhōng)间(jiān)区(qū)域。那(nà)么我们(men)通过什么来验(yàn)证它的(de)质量区域到(dào)底是不(bù)是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在(zài)照(zhào)片中我们可以明显地(dì)看到很(hěn)多(duō)星系似(shì)乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些星系本身并(bìng)不是(shì)真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什(shén)么问题，而是(shì)这样极(jí)遥(yáo)远的天(tiān)体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的(de)天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量的东(dōng)西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发现它的大质量区域并不(bù)是在中间，而(ér)是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个区(qū)域(yù)，并(bìng)在(zài)两(liǎng)边形成了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理论(lùn)证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还(hái)有(yǒu)来(lái)自(zì)宇(yǔ)宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可(kě)见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经过了130多亿(yì)年之后(hòu)，这些(xiē)光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温(wēn)度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区(qū)域(yù)，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一(yī)。

科学(xué)家们通过(guò)对前景背(bèi)景分离后的二值(zhí)图像进行连(lián)通(tōng)域提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来(lái)不应该是这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们(men)需要的暗物(wù)质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要的暗(àn)物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个简单的(de)理论框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很多不同的(de)观测结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)存在着某种类型的粒(lì)子，它们(men)不参与任何(hé)其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是(shì)什(shén)么？科学家们已经提出(chū)了数十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻(xún)找这些不同的目(mù)标粒子所需(xū)要的实验方式也(yě)不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会(huì)与(yǔ)常规物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的(de)发现，除了一个地方，意(yì)大利(lì)的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观测到了某种信号(hào)。经过(guò)了20多年的数(shù)据收集(jí)，人们发现了(le)一个有趣的事(shì)情。探测(cè)率会(huì)在每年(nián)的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每(měi)年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的(de)第一(yī)个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗(àn)物(wù)质会产生周期性的年度(dù)信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕着银河(hé)系进行移动，那么如果暗(àn)物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在(zài)以这样的速(sù)度在(zài)穿越着暗物质流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半(bàn)年(nián)的时间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半年则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的(de)时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到完全一(yī)致，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗(àn)物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳系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)这个理论(lùn)的(de)有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人员们(men)所(suǒ)观(guān)测到的周期(qī)性信号。当然也(yě)可能有其(qí)他的情况，造(zào)成这种年(nián)度周(zhōu)期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客(kè)的数(shù)量也(yě)符(fú)合这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室，这里的季(jì)节与之前(qián)的实(shí)验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质流(liú)的运动特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了。但是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至(zhì)目前还无法提供(gōng)相应的数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台(tái)新(xīn)的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同(tóng)，但它的(de)宽(kuān)视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的(de)用途就是探索暗物(wù)质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测的(de)结(jié)果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特(tè)芬研究发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)暗(àn)物质存在(zài)，它们极有可(kě)能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者说是(shì)生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论得(dé)到进一步的(de)证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质会不会意味(wèi)着人(rén)类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的(de)行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在通过(guò)这样(yàng)的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大前提是要(yào)先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支(zhī)持是(shì)我更新的(de)动力！

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