宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几(jǐ)十(shí)年当中进行了(le)超(chāo)过50次的(de)长期实验，但是却(què)没有发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据(jù)。除了一(yī)个(gè)地(dì)方，在(zài)1687年出版的自然哲学数(shù)学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的(de)几百年来，当天(tiān)文学(xué)家们发现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围(wéi)一(yī)定有未知的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用(yòng)万有引(yǐn)力(lì)定律所取得重大(dà)天(tiān)文成就的例(lì)子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是在恒星系统(tǒng)的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者(zhě)是星团的(de)尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和测量(liàng)后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个(gè)星系所组(zǔ)成(chéng)的(de)巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星(xīng)系团的(de)质量一(yī)般(bān)会使(shǐ)用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一种是(shì)获得其(qí)"光度学的(de)质(zhì)量"，需要(yào)的数据(jù)是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利(lì)用光(guāng)谱红移测量(liàng)星系团中的各个星系(xì)相对于(yú)星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光(guāng)度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的(de)形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的(de)是(shì)，在(zài)测量速度的过程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系(xì)团中很(hěn)多星系的(de)速度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多(duō)，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些(xiē)可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无(wú)法将它(tā)们束缚在星(xīng)系团内(nèi)的(de)，它们早就应该被抛(pāo)出星(xīng)系团之外了，除非有一种神(shén)秘(mì)的力量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力(lì)量来源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹(zī)维基提出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光(guāng)，但是它们(men)却占(zhàn)据着宇宙中绝大(dà)部分(fēn)的质量(liàng)。只是(shì)当时的人们对(duì)这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福(fú)特(tè)在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论(lùn)上来说(shuō)，距离中(zhōng)心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒(héng)星(xīng)的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持(chí)不变(biàn)。可(kě)是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们(men)，这些外(wài)围的(de)恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对(duì)标(biāo)准的方法来桂l车牌是哪里 桂L车牌号城市代号解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就(jiù)认为是由(yóu)暗(àn)物质的(de)力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通过射(shè)电望远镜测量(liàng)了距离星系中心更(gèng)远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有引(yǐn)力定律进行(xíng)计算，太阳系的(de)运行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远大于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生(shēng)以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度的原因很可(kě)能就(jiù)是(shì)存在着一种我们(men)看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引(yǐn)力效应(yīng)将星(xīng)系聚集(jí)在了一(yī)起。

也是(shì)从这(zhè)时(shí)开(kāi)始，越来越多的(de)研究(jiū)人(rén)员(yuán)开始桂l车牌是哪里 桂L车牌号城市代号(shǐ)相信暗物质的存在。科(kē)学家根(gēn)据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释(shì)这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也(yě)会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离(lí)地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多(duō)，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数(shù)量却(què)只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科学(xué)家(jiā)们使(shǐ)用最(zuì)先进(jìn)的望远镜对其(qí)进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以(yǐ)用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是(shì)，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另一种可(kě)能就是人(rén)类对引力的理解(jiě)还(hái)不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在不同(tóng)尺度空间中的(de)工(gōng)作方式是不同的，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着(zhe)它们(men)的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互作用则是不(bù)同的(de)方式。对于在(zài)星(xīng)系团之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作(zuò)用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外(wài)部场效应的概念，指的是(shì)在(zài)数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质(zhì)量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这(zhè)意味着我们需要对现在的物理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理论(lùn)证据(jù)，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样(yàng)的星(xīng)团，它们大(dà)部(bù)分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用就(jiù)会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后(hòu)，子弹星系团(tuán)大部分(fēn)的(de)质(zhì)量将位于(yú)所有这(zhè)些(xiē)气体所在的中间区域(yù)。那么我们通过什么来验证它的质量(liàng)区域到(dào)底是不(bù)是集(jí)中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当中第(dì)一(yī)张(zhāng)全彩的高清照(zhào)片，在(zài)照片(piàn)中我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不(bù)是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是(shì)这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地(dì)球上(shàng)的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力(lì)，会(huì)使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域(yù)并不(bù)是(shì)在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解(jiě)释方(fāng)法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气(qì)体(tǐ)被(bèi)卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个(gè)区域，并在两(liǎng)边形成(chéng)了引力(lì)透镜。对(duì)子(zi)弹星系团的引力透(tòu)镜研(yán)究也被认为是(shì)暗(àn)物质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的(de)光。从(cóng)宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相(xiāng)同性的微波(bō)辐射(shè)。其中红色(sè)的(de)部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色(sè)则表示相对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起来不应该是这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要(yào)的暗(àn)物(wù)质大约(yuē)是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很多不(bù)同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作用。所以如果(guǒ)能够找到这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什么(me)？科学(xué)家们已(yǐ)经提出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的(de)目标粒子所需(xū)要(yào)的实验方式也(yě)不相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进(jìn)行了超(chāo)过(guò)50次的实验(yàn)，却没有任何实质性(xìng)的发(fā)现，除了一个地方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯(sī)山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最(zuì)大的(de)地学实验室，这个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼(lóu)高(gāo)的(de)探测器，一直致(zhì)力于(yú)寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科学家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收集，人们(men)发现了(le)一个有趣(qù)的(de)事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每(měi)年都是(shì)一样。一(yī)些科学家认为这可能是人类(lèi)发(fā)现(xiàn)暗物质的第(dì)一个直接证据(jù)。

但是为什(shén)么(me)暗物质会产生周期性的年度(dù)信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以这样的(de)速度在穿(chuān)越着暗物质(zhì)流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环(huán)绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完(wán)全一(yī)致，这是理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢(màn)值。尽管在(zài)实际的情况(kuàng)中，太阳系相对(duì)银河(hé)系的平面呈现了(le)60度的(de)倾斜(xié)，但是这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用(yòng)来解释，研究人员们(men)所(suǒ)观测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其(qí)他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度周期信号(hào)的差(chà)异也可能是(shì)温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期(qī)的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验(yàn)室(shì)，这里的(de)季节与之前的(de)实(shí)验室正好(hǎo)相反，而(ér)在这(zhè)里，地(dì)球穿过暗物(wù)质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得(dé)到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所(suǒ)存在的非(fēi)常有力(lì)的证据了(le)。但是由(yóu)于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一(yī)台新的(de)望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪(yí)器提供的(de)视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中一(yī)个关(guān)键的用(yòng)途就是探索暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待(dài)了(le)。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进(jìn)化的一(yī)个(gè)重要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么(me)遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗物质会不会(huì)意(yì)味着人类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这(zhè)样(yàng)的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大(dà)前(qián)提是要(yào)先找到(dào)暗(àn)物质存(cún)在的(de)实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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