宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟(jìng)是什(shén)么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的几十年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的(de)长期实验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何的(de)有效证据(jù)。除(chú)了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数(shù)学(xué)原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表了(le)万(wàn)有引力(lì)定律，它(tā)揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动(dòng)的规(guī)律。往后(hòu)的几百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发现某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时候，他们(men)就会(huì)知(zhī)道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常，推算(suàn)并且发现了(le)海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例(lì)子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们上升到(dào)星(xīng)系或者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基(jī)正在研究和测量后发(fā)星系团(tuán)的质量。这是(shì)一(yī)个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系团(tuán)，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在(zài)一(yī)起。测(cè)量星(xīng)系团(tuán)的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就可(kě)以(yǐ)确定其质量(liàng)的范围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光(guāng)度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量的计(jì)算(suàn)，是(shì)利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星(xīng)系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹(zī)威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并(bìng)不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过(guò)程中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系团中很多星系的(de)速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿(dùn)的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将它们(men)束缚在星系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系团之(zhī)外了(le)，除非有一种神秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这种力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的(de)物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基(jī)提出了(le)这样(yàng)部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越(yuè)慢(màn)。但是(shì)他们观测的(de)结果(guǒ)却让(ràng)人感到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在(zài)星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足(zú)够大的质(zhì)量来吸(xī)引它们，这(zhè)些外(wài)围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使用一种相对标准的方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星(xīng)系(xì)当中气体在X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们(men)通(tōng)过射电望远镜测量(liàng)了距(jù)离(lí)星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也(yě)不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银(yín)河系的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心(xīn)加速度(dù)的原因(yīn)很可(kě)能就是(shì)存在着一种我们看不到(dào)的(de)物质，是(shì)这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多(duō)的(de)研究人员开始相信暗物质的(de)存在。科学(xué)家根据星系(xì)外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估算在星系当中暗物(wù)质的质量占整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不(bù)是(shì)唯一可以解(jiě)释这个现象的原(yuán)因。在一(yī)项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学(xué)家(jiā)们发(fā)现，几乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒星之(zhī)间(jiān)，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文(wén)学家(jiā)还发(fā)现(xiàn)了(le)一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和(hé)银河系不(bù)多(duō)，但是星(xīng)系当中存(cún)在(zài)的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一(yī)。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存在(zài)暗物质，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时(shí)的详细测(cè)量之后，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)是可以用(yòng)正常的物(wù)质和(hé)力学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那(nà)么(me)又有人提出，也许该星(xīng)系的暗(àn)物(wù)质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星(xīng)系(xì)存在。造成(chéng)这(zhè)些现象的除了(le)暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺度(dù)中的(de)天体(tǐ)会沿(yán)着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我们所理解的(de)方式运动(dòng)。但是上(shàng)升到星(xīng)系和星团的(de)尺度，引力之间的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用则(zé)是不同(tóng)的方式。对(duì)于在星系(xì)团之(zhī)间的相互作(zuò)用，科(kē)学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的是在数百万光年的(de)规模上(shàng)，巨大的质量之间会产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)成立(lì)，这意味着我们(men)需要对现(xiàn)在(zài)的物理定(dìng)律进行(xíng)修(xiū)正(zhèng)，这些发(fā)现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量(liàng)都在(zài)星系的(de)气体当中。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时(shí)发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就(jiù)会导(dǎo)致(zhì)温(wēn)度(dù)的急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团(tuán)大部分的质(zhì)量(liàng)将位于(yú)所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它(tā)的质(zhì)量(liàng)区域到底是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看到很多(duō)星系(xì)似乎(hū)被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大(dà)的(de)形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了(le)什(shén)么问题，而是(shì)这(zhè)样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量的(de)东西(xī)的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生了(le)扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能是超大质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的时(shí)候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以最好的(de)解(jiě)释(shì)方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质(zhì)则直(zhí)接通过了这个(gè)区(qū)域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团(tuán)的(de)引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除作家许地山简介，许地山简介资料此(cǐ)之(zhī)外(wài)，还有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下了(le)各相同性的微波(bō)辐(fú)射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示温度较(jiào)高(gāo)的(de)区(qū)域(yù)，蓝色则(zé)表示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们(men)之(zhī)间(jiān)的(de)温差只有万分之(zhī)一。

科(kē)学家们(men)通过对前景背(bèi)景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和(hé)标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这样的，而(ér)随(suí)着(zhe)暗物质的(de)增加，一(yī)些(xiē)峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了(le)匹配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量值(zhí)，我(wǒ)们需要的(de)暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字(zì)与解释(shì)星(xīng)系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而(ér)暗(àn)物(wù)质的(de)本(běn)质(zhì)就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着某种类型的(de)粒子，它(tā)们不参(cān)与任何其(qí)他的(de)电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所以如果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存(cún)在(zài)，就相当于找到了(le)暗物质存(cún)在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到底是什么(me)？科学(xué)家们已经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要(yào)寻找这(zhè)些不同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验(yàn)方式(shì)也不相同。在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎(hū)不会与(yǔ)常规物质相互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学家们已(yǐ)经进行(xíng)了超过(guò)50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地学(xué)实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力于寻找暗(àn)物(wù)质粒(lì)子(zi)的周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来(lái)，这里的科学(xué)家(jiā)声(shēng)称(chēng)观测到了某种信号(hào)。经过(guò)了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每(měi)年(nián)都是一样。一些科学家认为这(zhè)可(kě)能是人类发现暗物质的第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意(yì)味着我们也(yě)在以这样的速(sù)度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河(hé)系(xì)的(de)方向是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向正(zhèng)好达到(dào)完(wán)全一致(zhì)，这是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究人(rén)员(yuán)们(men)所(suǒ)观(guān)测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然(rán)也可能有其他(tā)的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期(qī)信号的差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的数量也符合这(zhè)个(gè)周(zhōu)期的规(guī)律(lǜ)。

作家许地山简介，许地山简介资料atio="0.5980582524271845" data-type="jpeg" data-w="1545" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/8743f9db0f4ec1b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这(zhè)里的季节与(yǔ)之前(qián)的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质(zhì)流的(de)运动特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里可以得到相(xiāng)同(tóng)的(de)信号(hào)，就可以成为暗物质所存在的(de)非常(cháng)有力(lì)的证据(jù)了。但是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至目前还无(wú)法提(tí)供相应(yīng)的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪(yí)器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗(àn)物(wù)质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测(cè)的结果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以待了(le)。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可(kě)能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得(dé)到进一步的证实，那(nà)么(me)遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不(bù)会(huì)意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在(zài)通(tōng)过(guò)这(zhè)样的效(xiào)应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论的大(dà)前提是要(yào)先找到(dào)暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据(jù)。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是(shì)我更新(xīn)的动力！

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