宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何(hé)会存(cún)在科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据(jù)，科学家们在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何(hé)的有效证据。除了(le)一个(gè)地方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后的几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定(dìng)律的(de)时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围一定(dìng)有未知的天体通(tōng)过引力在摄(shè)动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶(yé)就通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得(dé)重(zhòng)大(dà)天文成就的例(lì)子。但(dàn)是这些(xiē)发现都是(shì)在恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士(shì)的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一(yī)个由数千(qiān)个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一(yī)起。测量星(xīng)系团(tuán)的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据是测量(liàng)各(gè)个(gè)星系的(de)光度。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动(dòng)速(sù)度(dù)。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学(xué)质量(liàng)”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在，我们(men)无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系(xì)团中很多星系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的(de)引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚(fù)在星系(xì)团(tuán)内的，它(tā)们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力量来源(yuán)于某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部(bù)分不可(kě)见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量。只是(shì)当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再(zài)一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星(xīng)在(zài)其(qí)轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是(shì)他们观(guān)测的结果却让人(rén)感到(dào)不(bù)可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增(zēng)加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星系(xì)当中如果(guǒ)没有足(zú)够(gòu)大的质量来吸(xī)引它们，这(zhè)些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来(lái)解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异(yì)常的(de)结果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜测量了距(jù)离星系中心更远距离的(de)氢(qīng)元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳(yáng)系也(yě)不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大(dà)于理论(lùn)速度，那么(me)产生以上这种向心加速度的原因很可能(néng)就(jiù)是存(cún)在着(zhe)一种我们看不(bù)到的物质，是(shì)这些琅琊榜霓凰为什么嫁给聂铎 言豫津最后娶宫羽了吗(xiē)暗(àn)物质的引(yǐn)力效应将星系(xì)聚集在了(le)一起。

也是从(cóng)这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存(cún)在(zài)。科(kē)学家根据(jù)星系外恒(héng)星轨道(dào)的(de)速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是(shì)唯一可以解释这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒(héng)星之间(jiān)，也会出(chū)现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文(wén)学(xué)家还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的(de)恒星数(shù)量却只有银河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了40个小时(shí)的(de)详细测量之后，发现星(xīng)系(xì)中的恒(héng)星运动是(shì)可(kě)以(yǐ)用正常的(de)物质和力学定律(lǜ)来解释(shì)的(de)。那么(me)又有人提出，也许该星系的(de)暗(àn)物质(zhì)，已经被附(fù)近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说(shuō)之外(wài)，另一种可能就是(shì)人类对引力(lì)的理解还不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它(tā)们(men)的轨道，按(àn)照我(wǒ)们(men)所理解的方式运动(dòng)。但(dàn)是(shì)上升(shēng)到星系和(hé)星(xīng)团的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科(kē)学家还(hái)引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概念，指的(de)是在数百万光(guāng)年(nián)的规模上(shàng)，巨(jù)大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对(duì)现在的(de)物理定(dìng)律进行(xíng)修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多(duō)人(rén)认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有关(guān)于(yú)暗物质存在的其(qí)他的理论(lùn)证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没(méi)法(fǎ)解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系(xì)团，由两个(gè)碰撞的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们(men)大(dà)部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致(zhì)温(wēn)度(dù)的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分(fēn)的质量将(jiāng)位于所有这些(xiē)气(qì)体所(suǒ)在的中间区域。那么(me)我们通(tōng)过(guò)什(shén)么来验证它(tā)的质量区域到底(dǐ)是(shì)不是(shì)集中在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我(wǒ)们(men)可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极(jí)遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级(jí)巨大的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的(de)东西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星系(xì)的(de)光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子(zi)弹星系(xì)团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在(zài)了中(zhōng)间(jiān)，暗(àn)物(wù)质(zhì)则(zé)直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜(jìng)研(yán)究也被(bèi)认为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅(chàng)通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿(yì)年(nián)之后(hòu)，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留(liú)下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其中红色的(de)部(bù)分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的(de)区域，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的二值图像(xiàng)进(jìn)行连(lián)通域提取(qǔ)和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样(yàng)的，而随着暗物质的(de)增加，一(yī)些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需(xū)要(yào)的暗物质大约(yuē)是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是(shì)一(yī)致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论(lùn)框架(jià)，就很好地解释了很多不(bù)同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它(tā)们(men)不参与任何其他的(de)电磁(cí)作用(yòng)，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以(yǐ)如果能(néng)够找到(dào)这(zhè)种粒(lì)子(zi)的(de)存(cún)在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而(ér)要寻(xún)找这些不(bù)同(tóng)的(de)目标粒子所需(xū)要的实验方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了(le)寻(xún)找(zhǎo)这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质(zhì)”，科学(xué)家们已经进行了超过50次(cì)的实(shí)验，却没有任何(hé)实质(zhì)性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学(xué)家声称观测到了(le)某种信号。经过了20多年(nián)的数(shù)据收(shōu)集(jí)，人们发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年(nián)都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为这可能(néng)是人类发现暗物质的(de)第一个(gè)直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银河系(xì)进行移(yí)动(dòng)，那么(me)如果暗物(w琅琊榜霓凰为什么嫁给聂铎 言豫津最后娶宫羽了吗ù)质存在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意(yì)味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳(yáng)的(de)方向与太阳环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外(wài)半年(nián)则与之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向(xiàng)正好达到完(wán)全一(yī)致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快的时段(duàn)。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的(de)情(qíng)况中，太阳系(xì)相对(duì)银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这(zhè)可以(yǐ)用来(lái)解释，研究人员们(men)所观测到(dào)的周期(qī)性(xìng)信号。当(dāng)然也可(kě)能(néng)有(yǒu)其他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信号的差异(yì)也可(kě)能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的(de)数量也符合这个(gè)周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了(le)一个几乎(hū)相同的(de)实验室(shì)，这里的季节与之前(qián)的实验室(shì)正好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿(chuān)过(guò)暗物(wù)质流的运(yùn)动特(tè)征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可(kě)以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存(cún)在(zài)的非常(cháng)有力的证据了。但是由(yóu)于这个实验室(shì)刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目(mù)前还(hái)无法(fǎ)提供相应(yīng)的数据(jù)支持(chí)。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜其(qí)中一(yī)个关键的用途就(jiù)是(shì)探索暗物(wù)质背后的奥秘(mì)，对于探测(cè)的(de)结果，我们只能(néng)拭目以待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子天(tiān)体物理中心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一(yī)种神(shén)秘(mì)的效应，这(zhè)种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进(jìn)化(huà)的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么(me)遍布(bù)宇宙当中的(de)暗(àn)物质会不会(huì)意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些(xiē)推(tuī)论的大前提是要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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