宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科(kē)学无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科(kē)学家们(men)在过(guò)去(qù)的(de)几十年当中进行了超过50次的(de)长(zhǎng)期实验(yàn)，但(dàn)是却(què)没(méi)有发现任何的(de)有效证据。除了(le)一个地方，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发现某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周围(wéi)一定(dìng)有(yǒu)未知的天体通过引力在(zài)摄动它(tā)的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道(dào)的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究和(hé)测量后发星(xīng)系团的(de)质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨(jù)大(dà)星(xīng)系团，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其(qí)质量的(de)范围。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量(liàng)各个星系(xì)的(de)光度。

第二种是动力(lì)学质量的计(jì)算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测(cè)量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结(jié)果(guǒ)出(chū)来(lái)之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是(shì)，在测量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发现星系(xì)团中很多星系(xì)的速度(dù)比(bǐ)理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的(de)引力是无法将它们束(shù)缚(fù)在星系团内的(de)，它们早就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之外了，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的(de)力量在起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了(le)这样部分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是(shì)当时的人们对这样的一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女(nǚ)座(zuò)星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距(jù)离(lí)中心越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的(de)增(zēng)加，恒星(xīng)的(de)旋转速(sù)度几乎(hū)保持(chí)不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学(xué)家们会(huì)使用一种相对标(biāo)准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量(liàng)星系当(dāng)中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离(lí)星系(xì)中(zhōng)心(xīn)的(de)距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质的(de)力量(liàng)进入其(qí)中。

于(yú)是科(kē)学家们(men)通过射电望(wàng)远镜测量了距(jù)离(lí)星系(xì)中心更远距离(lí)的氢(qīng)元素(sù)，发现它们(men)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年(nián)，根(gēn)据万有(yǒu)引(yǐn)力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向心加速度的(de)原因很可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效应将星系(xì)聚(jù)集(jí)在了一起(qǐ)。

也是(shì)从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的研(yán)究人员(yuán)开始相信(xìn)暗物(wù)质(zhì)的存在。科学(xué)家(jiā)根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释这个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力(lì)效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现(xiàn)速(sù)度(dù)上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有银河系的(de)千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的(de)望远镜对其(qí)进行(xíng)了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是(shì)可以用(yòng)正常的(de)物(wù)质和力学定律来(lái)解释的。那么又(yòu)有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存在(zài)。造(zào)成这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的(de)假说(shuō)之外，另(lìng)一(yī)种可(kě)能(néng)就是人(rén)类对引力的理解还不够(gòu)全(quán)面(miàn)，引力(lì)很可能在不同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作方(fāng)式是(shì)不同的，这意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度(dù)中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它(tā)们(men)的轨道，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运动(dòng)。但(dàn)是上升到(dào)星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则(zé)是(shì)不同(tóng)的方式。对于在星系团之(zhī)间的(de)相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在数(shù)百(bǎi)万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我(wǒ)们需要(yào)对现(xiàn)在(zài)的(de)物(wù)理定(dìng)律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其(qí)他(tā)的理论(lùn)证据(jù)，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的(de)星团，它们大(dà)部(bù)分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气体(tǐ)当(dāng)中(zhōng)。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅(fú)降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量(liàng)将位于所有这些气体(tǐ)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到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全(quán)彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以(yǐ)明(míng)显地(dì)看到很多星系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样(yàng)极遥(yáo)远的天体(tǐ)和(hé)我(wǒ)们(men)地(dì)球(qiú)上的(de)观(guān)测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨大(dà)的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量(liàng)的东西的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的(de)大质量区域并不是(shì)在中间，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方(fāng)法就是当(dāng)星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物(wù)质则直接通过了(le)这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团(tuán)的引力(lì)透镜研究(jiū)也(yě)被(bèi)认(rèn)为是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今(jīn)为止最(zuì)好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了各(gè)相同(tóng)性(xìng)的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际(jì)上(shàng)它(tā)们(men)之间的温(wēn)差只有万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图(tú)像进行连通域提取和标记(jì)之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们(men)需要的(de)暗物质大(dà)约是普(pǔ)通(tōng)物(wù)质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当(dāng)中恒(héng)星运动所需要的(de)暗(àn)物(wù)质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个简单的理论框架(jià)，就很好地解释了很多不(bù)同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其(qí)他的(de)电沈阳所有中专学校名单一览表，沈阳所有中专学校名单表(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗(àn)物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学(xué)家(jiā)们已经提出了数十种的(de)假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要(yào)寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些不(bù)同的目标(biāo)粒(lì)子所需要的实验方式(shì)也不相同。在过(guò)去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不(bù)到(dào)，几乎(hū)不(bù)会与常规(guī)物(wù)质相互(hù)作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学(xué)家们已经(jīng)进行了超(chāo)过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找暗(àn)物质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学家声称观测到(dào)了(le)某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了20多年(nián)的(de)数(shù)据收集(jí)，人(rén)们发现(xiàn)了(le)一(yī)个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科学家认为这(zhè)可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质会产生周期(qī)性(xìng)的年度(dù)信号(hào)呢(ne)？刚(gāng)才我们(men)讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕(rào)着银河(hé)系进(jìn)行移(yí)动，那么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这(zhè)样的速度在(zài)穿越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会产生(shēng)相应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太(tài)阳的(de)方向正好达到(dào)完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳(yáng)系(xì)相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论(lùn)的(de)有效(xiào)性。

因(yīn)此科学家(jiā)认为这可以用(yòng)来(lái)解释(shì)，研究人员们所观测(cè)到(dào)的周期(qī)性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这个(gè)周期(qī)的(de)规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立了(le)一个(gè)几乎相同(tón沈阳所有中专学校名单一览表，沈阳所有中专学校名单表g)的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正(zhèng)好(hǎo)相反，而在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征和第(dì)一(yī)个实验室(shì)是一(yī)样的(de)。

因(yīn)此(cǐ)，如果(guǒ)在(zài)这里可以得到(dào)相同的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据(jù)了。但是由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成不(bù)久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法(fǎ)提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器提供(gōng)的视(shì)野(yě)是哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的(de)结果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实(shí)验室(shì)粒子天体物(wù)理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗(àn)物质效应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中生命(mìng)的(de)诞生(shēng)，或者说是生命进(jìn)化的一(yī)个重要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到进一步的证实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个(gè)角落的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是(shì)要先找到暗(àn)物质存在(zài)的实际证据。那么(me)小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗(àn)物(wù)质到(dào)底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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