宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质存在的(de)证据，科(kē)学家们(men)在过去的几十年当中进行了(le)超(chāo)过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没(méi)有发现(xiàn)任何的有效证据(jù)。除了(le)一个地方，在1687年出版的(de)自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了(le)万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一定有未(wèi)知的(de)天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行(xíng)轨道的异(yì)常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发(fā)现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的(de)例子。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒星系统的(de)尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是(shì)星团的尺度(dù)，事(shì)情就开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹威(wēi)基正在研(yán)究(jiū)和测(cè)量(liàng)后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系(xì)所组成的巨(jù)大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个(gè)星(xīng)系相(xiāng)对(duì)于星(xīng)系团的(de)运动速度。当(dāng)测量(liàng)结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量(liàng)消失了(le)，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的(de)形式所(suǒ)存(cún)在(zài)，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的(de)是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星系团中很(hěn)多星系(xì)的速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些可(kě)见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的引(yǐn)力是无(wú)法将它(tā)们束缚在星系(xì)团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被(bèi)抛(pāo)出星系(xì)团之外了(le)，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种隐形的物(wù)质。

骨架大的男生一般都很高吗，为什么身高越高性功能越差ratio="0.6186612576064908" data-type="jpeg" data-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着(zhe)宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分(fēn)的质量(liàng)。只是当时的人们对(duì)这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个(gè)词才再一次出(chū)现。天文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上(shàng)来(lái)说，距离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨道上的运行速度(dù)就(jiù)会(huì)越慢(màn)。但是他们(men)观测的(de)结(jié)果(guǒ)却让人感到不可思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据牛顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的(de)存在，这种方(fāng)法就是测(cè)量星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系(xì)中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质的力量进入(rù)其(qí)中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测(cè)量了(le)距(jù)离星(xīng)系中心更(gèng)远距离的氢元素(sù)，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿(dùn)的力学(xué)定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理(lǐ)论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的(de)原因很(hěn)可能(néng)就(jiù)是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的引(yǐn)力(lì)效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质(zhì)的存在。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道(dào)的(de)速度，估算在(zài)星系(xì)当(dāng)中暗物(wù)质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是(shì)唯一可(kě)以(yǐ)解释这个(gè)现象的原因。在(zài)一项新的研究当中，科学(xué)家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应的(de)遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发现(xiàn)了(le)一个反常的(de)星系(xì)，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只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(àn)物质，否则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之(zhī)后(hòu)，发现星系(xì)中的恒(héng)星(xīng)运动是(shì)可以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的(de)。那么又有人(rén)提出，也许该(gāi)星(xīng)系(xì)的暗物质(zhì)，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附近的另一个大(dà)星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何(hé)星(xīng)系存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式(shì)是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在(zài)行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿(yán)着它们的(de)轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运动。但是(shì)上升到星系和星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于(yú)在星系团(tuán)之间(jiān)的相互作用，科学(xué)家还引入了(le)外部(bù)场效(xiào)应的概念(niàn)，指的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让很多(duō)人(rén)认为暗物(wù)质假说(shuō)理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团，它们(men)大部分的普(pǔ)通质量(liàng)都在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用就会导致温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的(de)质量将位于(yú)所有这些气(qì)体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的(de)质量区域到底是不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星(xīng)系(xì)本身并不是(shì)真(zhēn)的(de)被扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题(tí)，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身(shēn)后(hòu)更遥远星系(xì)的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天体可能是超大质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发(fā)现它的大(dà)质(zhì)量区域并不(bù)是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最(zuì)好的(de)解释(shì)方(fāng)法就是当星团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测(cè)到(dào)的质量气(qì)体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过(guò)了这(zhè)个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星系团的(de)引(yǐn)力透镜(jìng)研究也(yě)被认为(wèi)是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同(tóng)性(xìng)的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分(fēn)表示温(wēn)度较高的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较冷的区(qū)域，但实际(jì)上它(tā)们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们通过对(duì)前(qián)景(jǐng)背(bèi)景分离后的(de)二(èr)值图像进行(xíng)连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来(lái)不应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质的增加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字(zì)与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运(yùn)动所(suǒ)需要(yào)的暗(àn)物质比例是(shì)一致的。这(zhè)就(jiù)意(yì)味着。

用了(le)一个简单(dān)的理论框架(jià)，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而(ér)暗物质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在(zài)着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能够(gòu)找到这种粒子的存(cún)在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提(tí)出(chū)了数十种的假想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的目标粒子所需要(yào)的实验(yàn)方式也不相同(tóng)。在(zài)过(guò)去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没(méi)有任何实质性的(de)发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地(dì)学实验室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼(lóu)高的探(tàn)测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声(shēng)称观(guān)测(cè)到了(le)某种信号。经过了20多(duō)年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直(zhí)接证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性的年(nián)度信号(hào)呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕着银河系(xì)进行(xíng)移动，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着我们也(yě)在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振荡，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地(dì)球围绕(rào)太阳的方(fāng)向与太阳环绕银(yín)河系的方向是(shì)一(yī)致的，而(ér)另外(wài)半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月份(fèn)的时(shí)候(hòu)，地(dì)球与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到(dào)完全一致，这(zhè)是(shì)理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗(àn)物质(zhì)流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰(qià)好达(dá)到(dào)了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可(kě)以用来解释，研究人员们所观测到的(de)周期性信号。当然也(yě)可能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期(qī)信号的(de)差(chà)异也可(kě)能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验室(shì)，这里的季(jì)节与之前的(de)实验室(shì)正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特(tè)征和第(dì)一(yī)个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就(jiù)可(kě)以成为暗物(wù)质所(suǒ)存(cún)在的非常(cháng)有力的证据了。但是(shì)由于这个实验室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太(tài)空望(wàng)远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途(tú)就是探索暗物质背后的(de)奥(ào)秘，对(duì)于探测的(de)结果，我们只能(néng)拭目以待了(le)。费(fèi)米实(shí)验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极(jí)有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支(zhī)持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会(huì)意味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个(gè)角落的(de)行星上，暗物(wù)质正在通过(guò)这(zhè)样的效应创造生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前提是(shì)要先(xiān)找到暗物(wù)质存在的(de)实际(jì)证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的(de)支(zhī)持(chí)是我更(gèng)新的动力！

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