宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存(cún)在(zài)科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么(me)？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质存在的证据(jù)，科学家们(men)在(zài)过去(qù)的几十年当中进行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发现(xiàn)某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道出现异(yì)常，不符合万有(yǒu)引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了(le)海(hǎi)王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得(dé)重大(dà)天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度当中，可(kě)当我(wǒ)们(men)上升到(dào)星(xīng)系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学(xué)家弗里茨兹(zī)威基正在研(yán)究和测(cè)量后发(fā)星(xīng)系团的(de)质量。这是一(yī)个由(yóu)数千个(gè)星系所(suǒ)组成(chéng)的巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质(zhì)量一般会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定(dìng)其质量的(de)范(fàn)围(wéi)。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各个(gè)星(xīng)系的(de)光度。

第二种是动(dòng)力(lì)学质量的计(jì)算，是(shì)利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系团(tuán)中的(de)各个(gè)星系相对(duì)于星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量”的(de)400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速度的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系团中很(hěn)多星系的(de)速度(dù)比理(lǐ)论上(shàng)要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的(de)运动学(xué)定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚(fù)在星(xīng)系(xì)团内的(de)，它们早(zǎo)就应(yīng)该(gāi)被抛出星(xīng)系团(tuán)之外(wài)了(le)，除非有(yǒu)一种神秘的力量在(zài)起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这(zhè)样(yàng)部(bù)分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们(men)却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再(zài)一次出(chū)现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中心越远的(de)恒星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们(men)观测的(de)结果却让人感到(dào)不可(kě)思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大的(de)质量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了。基(jī)于(yú)这种(zhǒng)现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗物(wù)质的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上(shàng)距(jù)离星系中心(xīn)的(de)距(jù)离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气(qì)体的(de)旋转速度。如(rú)果(guǒ)出(chū)现(xiàn)异常(cháng)的(de)结果，就认为是由暗(àn)物质的(de)力(lì)量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射(shè)电(diàn)望远镜测量(liàng)了距离星系中心(xīn)更远距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们(men)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计(jì)算(suàn)，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳(yáng)系正在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向心加速度的原因很可能就是存(cún)在着一种我们看(kàn)不(bù)到的物质，是(shì)这些暗物质(zhì)的引力(lì)效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来越多的(de)研(yán)究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗(àn)物质的(de)质(zhì)量占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯(wéi)一(yī)可以解释这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在(zài)一项(xiàng)新的(de)研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了一个(gè)反常(cháng)的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不(bù)多，但是星(xīng)系(xì)当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量却只有银河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使(shǐ)用最先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其(qí)进行(xíng)了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的(de)暗(àn)物(wù)质，已经被附(fù)近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附(fù)近没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质(zhì)的假说之(zhī)外(wài)，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力很可能(néng)在不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道(dào)，按照(zhào)我们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是(shì)上升到星系(xì)和星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)则是(shì)不同的(de)方式。对于(yú)在星系团之间的相互作(zuò)用，科(kē)学(xué)家还引(yǐn)入(rù)了外(wài)部场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光(guāng)年的(de)规模上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现在的物理(lǐ)定律进行修(xiū)正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于暗物质(zhì)存在(zài)的其(qí)他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞(zhuàng)的(de)星系团(tuán)所组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团，它们(men)大部(bù)分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气(qì)体(tǐ)当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的(de)质量将(jiāng)位(wèi)于(yú)所有这些气体所(suǒ)在的中间区(qū)域。那么我们通过(guò)什么来验证(zhèng)它(tā)的质量区域(yù)到底(dǐ)是不是集中在中间呢(ne)？前(qián)不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大的形变。其(qí)实这(zhè)些星系(xì)本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这样极(jí)遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上(shàng)的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力(lì)，会(huì)使身后(hòu)更(gèng)遥(yáo)远星系的(de)光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力(lì)透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可(kě)能是(shì)超大质量的(de)黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系(xì)团观测(cè)的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法就(jiù)是当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过(guò)了这(zhè)个区域，并在两边(biān)形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物(wù)质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证(zhèng)据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各(gè)相同性(xìng)的微波辐(fú)射。其中红色(sè)的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的(de)区域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离(lí)后的(de)二(èr)值图像进行连通(tōng)域提取和标记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质(zhì)，图(tú)形看(kàn)起来(lái)不应(yīng)该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测(cè)量值(zhí)，我们需要的(de)暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不参与任(rèn)何其他的(de)电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能(néng)够找到(dào)这种粒子的(de)存(cún)在，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物质存在的实(shí)际(jì)证据。这种粒(lì)子到底是什么？科(kē)学家们(men)已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相同。在过去的几十(shí)年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进行了(le)超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一(yī)个(gè)三层楼高的(de)探测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性(xìng)震荡。

五的大写是什么ata-w="1234" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/82fd8b93a96870b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

自(zì)1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的(de)科学家声称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数(shù)据(jù)收集，人们(men)发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达(dá)到峰值，然(rán)后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认(rèn)为(wèi)这可(kě)能是(shì)人类(lèi)发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质会产生周(zhōu)期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着我们也在以这样(yàng)的(de)速度在穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相应的振五的大写是什么荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕(rào)银河(hé)系(xì)的方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际(jì)的情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对(duì)银(yín)河系的(de)平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但(dàn)是(shì)这并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论(lùn)的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科(kē)学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人员们所观测到的(de)周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号(hào)的差异(yì)也可(kě)能是温度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至连意大利游(yóu)客的数量(liàng)也符合(hé)这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半(bàn)球建立了(le)一(yī)个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前的(de)实验室正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个(gè)实验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就(jiù)可(kě)以(yǐ)成(chéng)为暗(àn)物质(zhì)所存在的非常有力的证据(jù)了(le)。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无(wú)法提供相(xiāng)应的数据(jù)支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视(shì)场仪器(qì)提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器(qì)的100倍(bèi)。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的(de)用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结(jié)果，我们(men)只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中心(xīn)的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极(jí)有可能(néng)拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者说(shuō)是生命进化的一(yī)个重要因素(sù)。

如(rú)果这(zhè)一理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗物质会(huì)不会意(yì)味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢(ne)？或(huò)许在宇宙当中某个(gè)角(jiǎo)落的行星(xīng)上(shàng)，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前(qián)提是要先找到暗(àn)物质(zhì)存在的(de)实(shí)际(jì)证(zhèng)据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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