宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何(hé)会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类(lèi)为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有(yǒu)发(fā)现任(rèn)何的有效证据。除(chú)了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律(lǜ)。往(wǎng)后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的(de)天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的(de)异常，推算并且发现了海(h母猪凶如狗是什么动物生肖 母猪凶悍如何处理ǎi)王星的存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发(fā)现都是应用(yòng)万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重大(dà)天文成就的例子(zi)。但是这些发现都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺度(dù)当中，可当我们(men)上升(shēng)到星系或(huò)者是星(xīng)团的(de)尺度，事(shì)情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的(de)质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束缚在(zài)一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会(huì)使(shǐ)用到(dào)两种方(fāng)法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第一(yī)种是获得(dé)其"光度学的质量(liàng)"，需要(yào)的数(shù)据(jù)是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的计算(suàn)，是利(lì)用光谱红移测量星系(xì)团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了，或(huò)者说这(zhè)99%的(de)质量(liàng)并不以(yǐ)可见光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测(cè)量速度的过程(chéng)中，兹威基发(fā)现星系团(tuán)中(zhōng)很(hěn)多星系的速度比理论上要(yào)快得(dé)多，按照牛顿的(de)运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可(kě)见星系(xì)的(de)质量所产生的引力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就(jiù)应(yīng)该(gāi)被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除(chú)非有一种神秘的力(lì)量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力(lì)量(liàng)来(lái)源于(yú)某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出了这样部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是(shì)当(dāng)时(shí)的人(rén)们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一次出现。天文学家(母猪凶如狗是什么动物生肖 母猪凶悍如何处理jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特在观(guān)测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的(de)运(yùn)行速(sù)度就(jiù)会越慢。但是他(tā)们(men)观(guān)测(cè)的(de)结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎(hū)保持(chí)不变。可(kě)是根据(jù)牛顿的万有引力(lì)定律(lǜ)，在星系当中如果没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸(xī)引它们(men)，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会(huì)使用一种相对标准的方(fāng)法来(lái)解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并(bìng)不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太(tài)阳系也不例(lì)外，太(tài)阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远大于理(lǐ)论速度(dù)，那(nà)么产生以上这种向(xiàng)心加速度(dù)的原因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是(shì)这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚(jù)集在了一(yī)起(qǐ)。

也(yě)是(shì)从(cóng)这时开始，越来越多的(de)研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会出(chū)现速度(dù)上的(de)微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现(xiàn)了(le)一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系(xì)不多，但是星系当中存(cún)在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有(yǒu)银河(hé)系的千分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家(jiā)们(men)使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进母猪凶如狗是什么动物生肖 母猪凶悍如何处理行了40个小时的详细(xì)测量之(zhī)后，发(fā)现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物(wù)质和(hé)力(lì)学(xué)定律来解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这(zhè)些(xiē)现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能就是人(rén)类(lèi)对引力的理解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺度(dù)空间(jiān)中的工作方式是(shì)不同的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作(zuò)用则是不同的(de)方式(shì)。对于在星(xīng)系(xì)团之间的(de)相互作用，科学家还引入了(le)外部(bù)场(chǎng)效应的概念(niàn)，指的(de)是在数百万光年(nián)的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产生对(duì)彼此特(tè)殊的(de)效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理定律进(jìn)行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质(zhì)存在(zài)的(de)其他(tā)的(de)理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙(méng)德(dé)理论所没法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的星系团(tuán)所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它们(men)大部分的普通(tōng)质量都在星(xīng)系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质量区域(yù)到(dào)底是(shì)不是集(jí)中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形(xíng)变。其实(shí)这(zhè)些星(xīng)系(xì)本身并不(bù)是(shì)真(zhēn)的(de)被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出(chū)了什么问题(tí)，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测(cè)的时候，发现它(tā)的大质量(liàng)区域并不是在(zài)中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法就是当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的(de)质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并(bìng)在两边(biān)形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗(àn)物质存在的迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见光(guāng)终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了(le)130多亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上(shàng)留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之(zhī)间的(de)温(wēn)差(chà)只有万分(fēn)之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对前景背(bèi)景分离后的二值图像进行连(lián)通域提取(qǔ)和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应(yīng)该是(shì)这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们(men)需要(yào)的暗物(wù)质大(dà)约(yuē)是普通(tōng)物(wù)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(wù)质比例(lì)是一致的(de)。这就意味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互作用(yòng)。所(suǒ)以如(rú)果能够(gòu)找到(dào)这种粒(lì)子的存在，就相当(dāng)于(yú)找到了(le)暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的目(mù)标粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式(shì)也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中，人类为了(le)寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用的(de)“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次(cì)的实验，却(què)没有任何实质性(xìng)的发现，除了一(yī)个(gè)地方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学家声称(chēng)观(guān)测到(dào)了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们(men)发现(xiàn)了一个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率会在每(měi)年的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在(zài)11月降到最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科学家认为(wèi)这可能(néng)是(shì)人类发现暗物质的第(dì)一个(gè)直接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过程(chéng)中会产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地(dì)球围绕(rào)太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向(xiàng)正好达到(dào)完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银(yín)河系的平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不(bù)影(yǐng)响这个理(lǐ)论的(de)有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的(de)周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情(qíng)况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的(de)差异也可能(néng)是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的(de)数量也符合(hé)这个周(zhōu)期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又在南半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这(zhè)里的季(jì)节与之(zhī)前(qián)的实验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过暗物(wù)质流的(de)运动特(tè)征和第一(yī)个实验(yàn)室是一样的(de)。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可(kě)以得到相同的信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质(zhì)所(suǒ)存(cún)在的非(fēi)常有力(lì)的证据(jù)了。但是由于这(zhè)个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目(mù)前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南(nán)希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是探(tàn)索暗物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我(wǒ)们只能(néng)拭目以(yǐ)待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味(wèi)着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们(men)觉得(dé)暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新(xīn)的动力！

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