宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的(de)？为(wèi)何会(huì)存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们(men)在(zài)过去的几十(shí)年当中进行了超过50次(cì)的长期实(shí)验，但是却(què)没(méi)有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据(jù)。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出版的自然(rán)哲学数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律(lǜ)。往(wǎng)后(hòu)的几百年来，当天文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运(yùn)行(xíng)轨道出现异(yì)常，不(bù)符合万有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在(zài)摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨道的(de)异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王星的存在(zài)。另(lìng)外(wài)，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是应用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重(zhòng)大(dà)天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和(hé)测量后发(fā)星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般(bān)会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的(de)数据是测量(liàng)各个星系的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的计算，是利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系相对于星系团(tuán)的运动(dòng)速度。当测(cè)量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形式(shì)所存在(zài)，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的(de)过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要(yào)快得多(duō)，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可(kě)见(jiàn)星系的质量所产生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星(xīng)系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分(fēn)的(de)质(zhì)量。只是当时的(de)人们对(duì)这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之(zhī)后(hòu)，“暗(àn)物质(zhì)”这个(gè)词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的(de)运行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他们观测的(de)结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系当中如果没(méi)有足(zú)够大的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科(kē)学(xué)家们会使用(yòng)一(yī)种相对标准的(de)方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的(de)力(lì)量(liàng)进入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们通过射(shè)电(diàn)望远镜测量了距离星系中心(xīn)更远距(jù)离的氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的(de)力(lì)学定律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例(lì)外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度(dù)应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论(lùn)速度，那么(me)产(chǎn)生以上这种向心加(jiā)速度的原(yuán)因(yīn)很可能就是存在(zài)着一种我们看不到的(de)物质，是这些暗物质的(de)引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来(lái)越(yuè)多的(de)研究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学(xué)家(jiā)根据(jù)星系外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个(gè)星系(xì)质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解(jiě)释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在(zài)一(yī)项新的研究(jiū)当(dāng)中，科学(xué)家们(men)发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的(de)遥远恒星(xīng)之间，也会出现(xiàn)速度上的(de)微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了乾坤未定你我皆是黑马，把人比喻黑马是啥意思一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不(bù)多，但是星(xīng)系当(dāng)中存在的恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的(de)物(wù)质和力(lì)学定律来解释的。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近没有任何星(xīng)系存在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗(àn)物(wù)质(zhì)的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对(duì)引力的(de)理解(jiě)还不乾坤未定你我皆是黑马，把人比喻黑马是啥意思够全面，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度空(kōng)间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺(chǐ)度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的(de)相互作用，科学家还引入了外(wài)部(bù)场(chǎng)效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生(shēng)对彼此(cǐ)特殊的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我(wǒ)们需要(yào)对(duì)现(xiàn)在的物理定律进(jìn)行(xíng)修正，这(zhè)些(xiē)发现也让(ràng)很多(duō)人认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还(hái)有关于暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透镜”。

乾坤未定你我皆是黑马，把人比喻黑马是啥意思ata-w="1649" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/18fc0a6e444b507.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

径(jìng)向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星(xīng)系(xì)团所组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团，它们大部分的(de)普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的(de)时候(hòu)，星(xīng)际气体的(de)相互作用就会导致温度(dù)的急剧升(shēng)高(gāo)，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大(dà)部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的(de)中间(jiān)区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量区(qū)域到底是不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高(gāo)清(qīng)照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们(men)可以明(míng)显地(dì)看到很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变(biàn)。其实这些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体和(hé)我们地球上的观测者(zhě)之间。被一个质(zhì)量超(chāo)级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大(dà)质量(liàng)的(de)东西的引力，会(huì)使身后更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对(duì)子弹(dàn)星系团(tuán)观测(cè)的时(shí)候，发现它的大(dà)质量区域并(bìng)不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解(jiě)释(shì)方法就是当星团发(fā)生(shēng)全部(bù)的碰(pèng)撞时(shí)，可被(bèi)观(guān)测到(dào)的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了这个区域，并(bìng)在两边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团的引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是(shì)暗物(wù)质存在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外(wài)，还有(yǒu)来自(zì)宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示(shì)温度较(jiào)高(gāo)的(de)区(qū)域(yù)，蓝(lán)色(sè)则表示(shì)相对较冷的区域，但实际(jì)上(shàng)它们(men)之间(jiān)的(de)温差只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科学家们(men)通(tōng)过对前景背景分离后的二(èr)值(zhí)图像进行(xíng)连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起来不应(yīng)该(gāi)是这(zhè)样(yàng)的，而随(suí)着(zhe)暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大(dà)约是普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比例(lì)是(shì)一致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用了一(yī)个(gè)简单的(de)理论框架(jià)，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而(ér)暗物(wù)质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到(dào)这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经(jīng)提出了数十(shí)种的假想目(mù)标，而要寻(xún)找这些(xiē)不同的目标粒(lì)子(zi)所需(xū)要的实验方式也不相同。在过(guò)去的(de)几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经进行了(le)超过50次的(de)实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地(dì)球上最(zuì)大(dà)的(de)地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的(de)周期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月(yuè)降(jiàng)到(dào)最低(dī)，而且在20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一(yī)些科学家认为这可能是人(rén)类(lèi)发(fā)现(xiàn)暗物(wù)质的第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性的(de)年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银河(hé)系(xì)进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应(yīng)的(de)振(zhèn)荡，同(tóng)时地(dì)球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河(hé)系的方向是(shì)一致的(de)，而(ér)另外半年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是(shì)理论(lùn)上地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达(dá)到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情(qíng)况中，太(tài)阳(yáng)系相对(duì)银河(hé)系(xì)的(de)平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用(yòng)来(lái)解释(shì)，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的(de)周(zhōu)期性信号。当然也可能有(yǒu)其他(tā)的(de)情况，造成这种年度周期(qī)信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又在(zài)南半球建立了一(yī)个(gè)几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室(shì)正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动(dòng)特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到(dào)相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目(mù)前还无法提(tí)供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提供的(de)视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键的用途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待(dài)了(le)。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一(yī)步(bù)的证(zhèng)实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗物质(zhì)会不会(huì)意味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落(luò)的(de)行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提(tí)是要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那(nà)么(me)小伙伴们(men)，你(nǐ)们(men)觉(jué)得暗物(wù)质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支(zhī)持是(shì)我更新的动(dòng)力(lì)！

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