宇宙(zhòu)是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十(shí)年当(dāng)中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的(de)长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没有发现任(rèn)何(hé)的(de)有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几百年(nián)来(lái)，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现都是(shì)应用万有引力定律所取(qǔ)得重大(dà)天(tiān)文成就(jiù)的例子竹林七贤顺口溜记忆法，建安七子顺口溜怎么读(zi)。但是这(zhè)些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可(kě)当(dāng)我们上升(shēng)到(dào)星系或者是星(xīng)团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量(liàng)后发星(xīng)系团的质(zhì)量(liàng)。这是一个(gè)由数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量(liàng)一般会(huì)使用(yòng)到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光度学的(de)质量"，需(xū)要(yào)的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量(liàng)的(de)计算(suàn)，是利(lì)用光谱红(hóng)移(yí)测量(liàng)星(xīng)系团(tuán)中的各个星系(xì)相对(duì)于星系(xì)团的(de)运(yùn)动(dòng)速度。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的(de)质(zhì)量(liàng)并不(bù)以可见光的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论(lùn)上要快得(dé)多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的(de)质量所产(chǎn)生(shēng)的引力(lì)是无(wú)法将它们(men)束缚(fù)在(zài)星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星(xīng)系团(tuán)之外了，除非有一(yī)种神秘的(de)力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源(yuán)于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此，兹(zī)维基提(tí)出(chū)了这(zhè)样部分不可见的(de)暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们(men)对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次(cì)出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运(yùn)行速(sù)度(dù)就(jiù)会(huì)越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度(dù)几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星系当(dāng)中(zhōng)如果没有足够大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用(yòng)一种相对标准的方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法就(jiù)是测量星(xīng)系(xì)当(dāng)中气体在(zài)X轴上距离星系(xì)中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的结(jié)果，就(jiù)认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过(guò)射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离(lí)星系(xì)中心更远距离的氢(qīng)元素，发(fā)现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的(de)力学(xué)定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的第(dì)三悬(xuán)臂(bì)之上，距离(lí)银(yín)河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速(sù)度(dù)远远大于理论(lùn)速(sù)度，那(nà)么产生(shēng)以(yǐ)上(shàng)这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因很可能就是存(cún)在着一(yī)种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究(jiū)人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度(dù)，估(gū)算在(zài)星系当中暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应(yīng)的(de)遥远恒星之间，也(yě)会出现速度(dù)上的微小差(chà)异。另外(wài)，天文(wén)学家还(hái)发现了一(yī)个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光(guāng)年(nián)，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数(shù)量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必(bì)须存(cún)在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的(de)详细(xì)测量(liàng)之后，发(fā)现(xiàn)星(xīng)系中(zhōng)的恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)是可以用(yòng)正常的物质(zhì)和力学(xué)定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星系(xì)剥离(lí)了(le)。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现象的除了暗(àn)物质的(de)假说之外，另一种可(kě)能(néng)就是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的(de)工作方式(shì)是(shì)不同的，这(zhè)意(yì)味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式运动。但(dàn)是(shì)上升到(dào)星(xīng)系和星团(tuán)的尺度，引力(lì)之间的相互(hù)作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的(de)是在(zài)数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需(xū)要对(duì)现在的物(wù)理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现也(yě)让很(hěn)多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团，它们大(dà)部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在(zài)理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部分(fēn)的(de)质量(liàng)将位于(yú)所有这(zhè)些气体所在(zài)的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们(men)可以明(míng)显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系(xì)似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨大的(de)形变。其(qí)实这些(xiē)星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是(shì)这样(yàng)极(jí)遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观测(cè)者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的(de)东西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星系的光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透(tòu)镜(jìng)效(xiào)应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系(xì)团观(guān)测的时候，发现它的大(dà)质(zhì)量区(qū)域并不是在中间(jiān)，而是(shì)在(zài)两侧(cè)。所以(yǐ)最好(hǎo)的解释方法(fǎ)就(jiù)是当(dāng)星团(tuán)发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物(wù)质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了(le)引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来(lái)自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以(yǐ)畅通无阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留(liú)下(xià)了各相同性的微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前(qián)景背景(jǐng)分(fēn)离后的二(èr)值图(tú竹林七贤顺口溜记忆法，建安七子顺口溜怎么读)像进行连通(tōng)域(yù)提取和标记之(zhī)后(hòu)发现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形看起来不应该(gāi)是(shì)这(zhè)样的(de)，而随着暗物质的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射(shè)的(de)测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个数字与解(jiě)释星系(xì)当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了一(yī)个简单的(de)理论框架(jià)，就很好(hǎo)地解释了很多(duō)不同(tóng)的(de)观测结果。而(ér)暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它(tā)们不参与任(rèn)何其(qí)他的(de)电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科学家们(men)已经提出(chū)了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸(mō)不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经进(jìn)行了超过50次(cì)的(de)实验，却(què)没(méi)有任何实(shí)质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的(de)地(dì)学实(shí)验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的(de)探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称(chēng)观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据(jù)收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这可能是人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据(jù)。

但是为什么暗(àn)物质会产生周期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太(tài)阳环(huán)绕(rào)银河系的方向是一致的(de)，而(ér)另外半年则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太(tài)阳的方(fāng)向正好达到(dào)完全一致(zhì)，这是(shì)理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物(wù)质流最快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不(bù)影响这个理论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也(yě)符合这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同的实验室，这里的(de)季节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过(guò)暗物(wù)质流的运动特征和第一(yī)个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可以得到相同的信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗(àn)物质所存在的(de)非常有力的证据(jù)了。但竹林七贤顺口溜记忆法，建安七子顺口溜怎么读(dàn)是由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无(wú)法提(tí)供相(xiāng)应(yīng)的数据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这(zhè)台(tái)太空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格(gé)雷(léi)斯罗曼(màn)太空望远镜其中(zhōng)一个关(guān)键的用途就(jiù)是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一(yī)个重要因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的(de)暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当(dāng)然，这些推论的大前提(tí)是(shì)要(yào)先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在的实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的动力！

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