宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家们(men)在过去的几十(shí)年当中进行了(le)超过50次的长期(qī)实(shí)验，但是却(què)没(méi)有发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的(de)自(zì)然哲学(xué)数学原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们(men)就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了(le)海(hǎi)王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有引力定(dìng)律所取得重大天(tiān)文成就的(de)例子(zi)。但是(shì)这些发现都是(shì)在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星(xīng)系或者是(shì)星(xīng)团的(de)尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究(jiū)和测(cè)量后(hòu)发星(xīng)系团的质(zhì)量。这是(sh幼儿园晨间谈话内容有哪些小班，幼儿园晨间谈话内容有哪些中班ì)一个由数(shù)千个星系所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系(xì)团的(de)质量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果(guǒ)一致，就可以确(què)定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一(yī)种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系的(de)光度。

第(dì)二(èr)种是动力(lì)学质(zhì)量(liàng)的计算(suàn)，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系(xì)团中的各个星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中很多星系的(de)速度比(bǐ)理论上要快得多，按照幼儿园晨间谈话内容有哪些小班，幼儿园晨间谈话内容有哪些中班(zhào)牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量(liàng)所产生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用，这(zhè)种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它们却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的人们对这(zhè)样(yàng)的(de)一(yī)种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再(zài)一次出现。天文学(xué)家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的(de)恒星(xīng)在其轨道上的运行速度(dù)就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观(guān)测的(de)结(jié)果却让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基(jī)于这种现象，科学(xué)家(jiā)们会使用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的(de)方(fāng)法来解释暗(àn)物质的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测量(liàng)星(xīng)系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的(de)结果(guǒ)，就认(rèn)为是由(yóu)暗物(wù)质的力量进入(rù)其中。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电(diàn)望远镜测量了(le)距离星(xīng)系中心(xīn)更远(yuǎn)距(jù)离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的太(tài)阳系也(yě)不例(lì)外，太阳系位于银河(hé)系(xì)的第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河(hé)系(xì)中(zhōng)心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度(dù)的原因很可能就是存在(zài)着一种(zhǒng)我们看不到的(de)物(wù)质，是这些(xiē)暗(àn)物质的引力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星系当(dāng)中(zhōng)暗物(wù)质的(de)质量(liàng)占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可(kě)以(yǐ)解(jiě)释(shì)这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研(yán)究当(dāng)中(zhōng)，科学家(jiā)们(men)发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家还(hái)发(fā)现(xiàn)了(le)一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多(duō)，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的(de)恒星数量却只有银河(hé)系(xì)的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜(jìng)对其(qí)进(jìn)行了40个(gè)小时的详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的(de)恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物(wù)质和力学(xué)定(dìng)律来解释(shì)的。那么又有人(rén)提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附近没有任(rèn)何星(xīng)系存在。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了暗物质(zhì)的假说(shuō)之外，另一(yī)种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不(bù)同尺度(dù)空间中的工作(zuò)方(fāng)式是不(bù)同的(de)，这意味着在(zài)行星系(xì)尺度中的天(tiān)体会沿着它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运动。但是(shì)上升到星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力(lì)之(zhī)间(jiān)的相互(hù)作用(yòng)则(zé)是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用(yòng)，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是(shì)在(zài)数百万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们(men)需要(yào)对(duì)现在(zài)的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质(zhì)假(jiǎ)说理(lǐ)论(lùn)就此(cǐ)终(zhōng)结(jié)。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还(hái)有关(guān)于(yú)暗物质(zhì)存(cún)在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量(liàng)都(dōu)在星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的(de)时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高(gāo)，速(sù)度大(dà)幅降低(dī)。所(suǒ)以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系(xì)团大部分的质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气(qì)体所在(zài)的中间区域(yù)。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量区域(yù)到底幼儿园晨间谈话内容有哪些小班，幼儿园晨间谈话内容有哪些中班(dǐ)是不是集中在中间呢(ne)？前(qián)不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全(quán)彩的(de)高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实(shí)这些星(xīng)系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什(shén)么问题(tí)，而是这样极(jí)遥(yáo)远的天体和我们地(dì)球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星系的(de)光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可(kě)能是超大(dà)质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的(de)大质量区域(yù)并(bìng)不(bù)是在中间，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团(tuán)发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在(zài)了中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过(guò)了这(zhè)个区域，并(bìng)在两边(biān)形成了引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景(jǐng)上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们(men)通(tōng)过(guò)对前景背景分(fēn)离(lí)后的(de)二值图像(xiàng)进行连通域(yù)提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如(rú)果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物(wù)质，图形看(kàn)起来不应该是这样(yàng)的(de)，而随着(zhe)暗(àn)物质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不(bù)同(tóng)的观测(cè)结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着(zhe)某(mǒu)种类型的(de)粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们(men)已(yǐ)经提(tí)出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不(bù)同的(de)目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的(de)几(jǐ)十(shí)年(nián)当中，人(rén)类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学(xué)家(jiā)们已(yǐ)经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实(shí)质性的(de)发现，除了(le)一个(gè)地方，意(yì)大利的(de)格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学(xué)实验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测到了(le)某种信号。经过了20多(duō)年(nián)的(de)数(shù)据收集，人们发(fā)现了(le)一(yī)个有趣的事情。探测率会在(zài)每(měi)年的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些(xiē)科学家认为这可(kě)能是人类发现暗物质的第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗(àn)物(wù)质会(huì)产生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中，这(zhè)意味着(zhe)我(wǒ)们也(yě)在(zài)以这(zhè)样的速度(dù)在穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这个过程中会(huì)产生相应的(de)振荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的(de)速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完全一致，这(zhè)是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时段(duàn)。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的(de)情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这个(gè)理论(lùn)的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也(yě)可能(néng)有其他的(de)情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度周(zhōu)期信号的(de)差异也可能是温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的(de)水分(fēn)、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利游客的(de)数量也符(fú)合这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的(de)实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此(cǐ)，如(rú)果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物(wù)质(zhì)所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目前还无(wú)法(fǎ)提(tí)供相应的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其中一个关键的用途就(jiù)是探索暗(àn)物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们极有可能(néng)拥有另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许(xǔ)在(zài)宇宙当中某个角落(luò)的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论(lùn)的(de)大前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存(cún)不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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