宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的(de)？为何会(huì)存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在(zài)的证(zhèng)据，科(kē)学家们在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次的(de)长期实验，但是却(què)没(méi)有发现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除(chú)了(le)一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天(tiān)体运(yùn)行(xíng)轨道(dào)出现异常，不符合万有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星运行(xíng)轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海(hǎi)王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例(lì)子。但是(shì)这些发现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我们上(shàng)升到星系或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，事(shì)情就(jiù)开始变(biàn)得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家(jiā)弗(fú)里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究和测(cè)量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测(cè)量星系(xì)团(tuán)的质量(liàng)一(yī)般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结(jié)果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个(gè)星系(xì)的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力(lì)学(xué)质量(liàng)的(de)计(jì)算，是(shì)利用光谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相对于星(xīng)系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测(cè)量(liàn2两白酒是多少ml 二两酒五个小时还会吹出来吗g)结果出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系(xì)团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速度(dù)的(de)过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系(xì)的速度比(bǐ)理论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质(zhì)量所产(chǎn)生(shēng)的(de)引力是无法将它们束缚(fù)在星系团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该被抛出(chū)星系(xì)团之外(wài)了，除非有一种神(shén)秘(mì)的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量(liàng)来(lái)源于某种隐形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法(fǎ)不(bù)屑(xiè)一(yī)顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离(lí)中心(xīn)越远的恒星在(zài)其轨道上的(de)运行速(sù)度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却让人(rén)感到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几(jǐ)乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)，在(zài)星系(xì)当中如(rú)果没有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的恒(héng)星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相(xiāng)对标(biāo)准的(de)方(fāng)法来解(jiě)释暗物(wù)质的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的结果，就认为(wèi)是由暗(àn)物(wù)质的力(lì)量进入(rù)其中。

于是科学家们通(tōng)过射(shè)电望远镜测(cè)量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并(bìng)不(bù)符合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距(jù)离银(yín)河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据(jù)万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这个实(shí)际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生(shēng)以上这种向(xiàng)心加速(sù)度的原因很可能(néng)就(jiù)是(shì)存在着一(yī)种我(wǒ)们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是(shì)从这(zhè)时开始，越来越多(duō)的研究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物质的存在。科学(xué)家根据星系(xì)外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估(gū)算在星(xīng)系当(dāng)中暗物质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不(bù)是唯一(yī)可以解(jiě)释(shì)这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当(dāng)中，科学(xué)家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但(dàn)是(shì)星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河(hé)系(xì)的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是(shì)科学家(jiā)们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以用正(zhèng)常的(de)物质(zhì)和力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那么又有人提出(chū)，也许该(gāi)星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大(dà)星(xīng)系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没有任何星系(xì)存在(zài)。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是(shì)人类(lèi)对(duì)引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不(bù)同(tóng)尺(chǐ)度空间中的(de)工作方式是不同的(de)，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿(yán)着它(tā)们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方(fāng)式运(yùn)动(dòng)。但(dàn)是上(shàng)升到(dào)星系和星团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作用(yòng)则是不同的方(fāng)式。对于在(zài)星系团(tuán)之(zhī)2两白酒是多少ml 二两酒五个小时还会吹出来吗间的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用，科学(xué)家还(hái)引入了外部场效应的概(gài)念，指的是在(zài)数百(bǎi)万光年的(de)规模(mó)上(shàng)，巨大的(de)质量(liàng)之间会产生(shēng)对彼此特(tè)殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要(yào)对现在(zài)的(de)物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让很多(duō)人认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解(jiě)释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)星系(xì)团所组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分的普通(tōng)质量都在(zài)星系的(de)气体(tǐ)当(dāng)中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时(shí)候，星(xīng)际气体的相互(hù)作用就会导致温度的(de)急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的(de)质量将位于(yú)所有(yǒu)这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是不(bù)是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看(kàn)到(dào)很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系(xì)本身并不是真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥远星系(xì)的(de)光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可能(néng)是超大质(zhì)量(liàng)的黑(hēi)洞(dòng)或者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观测(cè)的时候，发(fā)现它的大质量区域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发(fā)生全部(bù)的碰撞时，可被观测(cè)到的(de)质量气体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗(àn)物(wù)质则直接通过了这个区域，并(bìng)在两边(biān)形成了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的引力透镜研(yán)究也(yě)被认为(wèi)是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后，这些光在宇宙(zhòu)空(kōng)间(jiān)背景(jǐng)上留下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学家们(men)通过对前景背景分离后的(de)二值(zhí)图像进行连通域提取和标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起来不应(yīng)该是这样的(de)，而随着暗(àn)物(wù)质(zhì)的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅度(dù)会减小，才(cái)变得(dé)看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射(shè)的测(cè)量值，我们(men)需要的暗物(wù)质大(dà)约是普通物(wù)质的(de)5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星系(xì)当(dāng)中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框(kuāng)架，就(jiù)很好地(dì)解释了很多不同的观(guān)测结(jié)果。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是(shì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)存(cún)在着某种类型(xíng)的粒(lì)子，它们(men)不(bù)参与任何其他的电(2两白酒是多少ml 二两酒五个小时还会吹出来吗diàn)磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的存在，就相当(dāng)于找到(dào)了暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。这种粒(lì)子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这些不(bù)同的(de)目(mù)标粒子(zi)所需要的实验方式(shì)也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗(àn)物(wù)质”，科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)已经进行了(le)超(chāo)过(guò)50次的实(shí)验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗(àn)物质(zhì)粒(lì)子的(de)周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科(kē)学家(jiā)声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人(rén)们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份达(dá)到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最(zuì)低(dī)，而(ér)且在20年当(dāng)中(zhōng)每年(nián)都是一样。一(yī)些科学家认为这可能是人(rén)类发(fā)现暗(àn)物(wù)质的(de)第一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物质会产生周期(qī)性的年(nián)度信号(hào)呢(ne)？刚才我们(men)讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以(yǐ)这(zhè)样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡(dàng)，同时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河(hé)系(xì)的方向是一致(zhì)的，而(ér)另外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到(dào)完(wán)全一(yī)致(zhì)，这是(shì)理论上(shàng)地球(qiú)穿(chuān)越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时(shí)段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实(shí)际(jì)的情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论(lùn)的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可以用来(lái)解(jiě)释(shì)，研究人(rén)员们所观测(cè)到的周期(qī)性信号。当(dāng)然也可能有其他(tā)的情况，造(zào)成这种年度(dù)周期(qī)信(xìn)号的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山(shān)上(shàng)的积雪，甚至(zhì)连(lián)意大利(lì)游客的(de)数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们(men)又在(zài)南半球(qiú)建立(lì)了(le)一个(gè)几(jǐ)乎相(xiāng)同的(de)实验室，这里的(de)季节与之(zhī)前(qián)的实(shí)验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动(dòng)特征(zhēng)和第一(yī)个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可(kě)以得到(dào)相(xiāng)同的信号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质(zhì)所(suǒ)存在的(de)非常有力的证据(jù)了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提(tí)供的视(shì)野是哈勃(bó)红(hóng)外(wài)仪器(qì)的(de)100倍。南(nán)希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键(jiàn)的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研(yán)究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物(wù)质存在(zài)，它们(men)极有可能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命进化的(de)一(yī)个重(zhòng)要因(yīn)素。

如(rú)果这(zhè)一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意(yì)味着人类并不(bù)孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物(wù)质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新的动力！

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