宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的(de)？为何会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们(men)在过(guò)去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次(cì)的(de)长期实验，但是(shì)却(què)没(méi)有发现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自然(rán)哲(zhé)学数(shù)学原理(lǐ)一书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们(men)发现某些天体运行轨道出现异常，不符合(hé)万有引力(lì)定(dìng)律的时候，他们(men)就会知道(dào)，周围一定有未(wèi)知的天体通(tōng)过(guò)引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例子。但(dàn)是这些发现都是在(zài)恒星系(xì)统的(de)尺度(dù)当中，可当(dāng)我们(men)上升(shēng)到星系(xì)或者是星(xīng)团的尺度，事(shì)情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正(zhèng)在研(yán)究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是(shì)一个由(yóu)数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系(xì)团的质量一般会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一种是获得(dé)其"光(guāng)度(dù)学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是(shì)动力学质量的(de)计(jì)算，是利用光谱红移(yí)测(cè)量星系团中的各个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动速(sù)度。当测量结果出(chū)来之(zhī)后，兹威(wēi)基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度(dù)学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可(kě)见光(guāng)的形式(shì)所存(cún)在，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星(xīng)系(xì)的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生(shēng)的(de)引力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分不可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发(fā)散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才(cái)再一次(cì)出(chū)现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来(lái)说，距离中心(xīn)越远的(de)恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会(huì)越慢。但(dàn)是他们(men)观测的结(jié)果(guǒ)却让(ràng)人(rén)感到(dào)不(bù)可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中(zhōng)心距离(lí)的增加(jiā)，恒(héng)星的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的(de)质量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星(xīng)早(zǎo)就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于(yú)这(zhè)种现象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物(wù)质的存在，这种(z三眼蟹为什么没人吃，世界上最恐怖的螃蟹hǒng)方(fāng)法就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系(xì)中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的(de)结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的(de)氢元素，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不符合(hé)牛(niú)顿的力学(xué)定(dìng)律。我们的太阳系(xì)也(yě)不例外，太(tài)阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运行速(sù)度(dù)应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速度的原因(yīn)很可(kě)能(néng)就是存在着一(yī)种我们看不到的物(wù)质，是这(zhè)些(xiē)暗物质(zhì)的(de)引力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估(gū)算在(zài)星(xīng)系(xì)当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的(de)微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学(xué)家还发现了(le)一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了(le)40个(gè)小时的(de)详细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运(yùn)动是可以用正常(cháng)的(de)物(wù)质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另(lìng)一个大星(xīng)系(xì)剥离了(le)。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成(chéng)这些现象(xiàng)的(de)除(chú)了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不同(tóng)尺度(dù)空(kōng)间中的(de)工作方式是不同的，这意(yì)味着在行(xíng)星系尺度中的天(tiān)体会沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理解的(de)方式运(yùn)动。但(dàn)是上(shàng)升到星(xīng)系和星团(tuán)的(de)尺度，引(yǐn)力之间的(de)相互作用(yòng)则是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概(gài)念(niàn)，指的是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产生(shēng)对(duì)彼此(cǐ)特殊的(de)效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需(xū)要对现在的物理(lǐ)定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现也让很多人(rén)认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质(zhì)存在的(de)其他(tā)的理论证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的(de)“引力透镜”。

三眼蟹为什么没人吃，世界上最恐怖的螃蟹="async" data-ratio="0.5597331716191631" data-type="jpeg" data-w="1649" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/18fc0a6e444b507.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

径(jìng)向(xiàng)距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星系(xì)团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系(xì)团所组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它(tā)们大部(bù)分的(de)普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的(de)时候，星际(jì)气体的相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温度(dù)的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于所有这些(xiē)气体所在的中间区域(yù)。那么(me)我们(men)通(tōng)过(guò)什么来验证它的(de)质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照片中我们(men)可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望(wàng)远镜(jìng)出了什(shén)么问题(tí)，而是这样极遥远的(de)天体和我们(men)地球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大质量的东(dōng)西的引力(lì)，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系的光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效(xiào)应。这个巨大(dà)的(de)天(tiān)体(tǐ)可能是超大(dà)质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对(duì)子弹星系团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的(de)大质量区(qū)域并不是在中间，而(ér)是在(zài)两侧(cè)。所以最好的解释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的(de)质量气(qì)体被卡在了(le)中间，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的(de)引力透镜研究也(yě)被(bèi)认为是暗物(wù)质(zhì)存在的(de)迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无(wú)阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上(shàng)留(liú)下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色(sè)的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科(kē)学家们(men)通(tōng)过对前景(jǐng)背景分离后的(de)二值图像进行连通域提取和(hé)标记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质，图(tú)形看起(qǐ)来(lái)不(bù)应该是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的(de)幅度(dù)会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波(bō)背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们(men)需要的暗物质大(dà)约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中(zhōng)恒(héng)星(xīng)运(yùn)动所需(xū)要的(de)暗(àn)物(wù)质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了(le)一个(gè)简单(dān)的(de)理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力来(lái)相互作(zuò)用。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底是什(shén)么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒(lì)子所需要(yào)的实(shí)验(yàn)方式也不(bù)相同。在过去的(de)几十年(nián)当中，人类为了(le)寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作(zuò)用(yòng)的(de)“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进行了超过(guò)50次的(de)实(shí)验，却(què)没(méi)有(yǒu)任何实(shí)质性的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意(yì)大(dà)利的格兰(lán)萨(sà)索山，隶(lì)属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上最大的地学(xué)实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声(shēng)称观测到(dào)了(le)某种信号。经(jīng)过(guò)了20多年的(de)数据收(shōu)集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率会在每年的(de)6月份(fèn)达到(dào)峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到(dào)最(zuì)低，而且(qiě)在(zài)20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一(yī)样。一些科学家认为(wèi)这可能是人类(lèi)发现暗物质的第(dì)一(yī)个直接(jiē)证据(jù)。

但是(shì)为什么(me)暗物(wù)质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的(de)年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存(cún)在(zài)宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流(liú)，这(zhè)个(gè)过程(chéng)中会产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银(yín)河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一(yī)致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物(wù)质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系(xì)相对银河系的(de)平面呈现(xiàn)了60度(dù)的(de)倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个(gè)理论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科(kē)学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们所观测(cè)到(dào)的周期性信号。当然也(yě)可能有(yǒu)其他(tā)的情况(kuàng)，造成这(zhè)种年(nián)度周期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山(shān)上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游(yóu)客的数量也符合(hé)这(zhè)个(gè)周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的运动特征(zhēng)和(hé)第(dì)一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这(zhè)里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物(wù)质所存在的(de)非常有力的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希格雷(léi)斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗(luó)曼太(tài)空望(wàng)远镜其中一个(gè)关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有另一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是(shì)生(shēng)命(mìng)进化的(de)一个重要因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得(dé)到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质(zhì)会不(bù)会意(yì)味着人类并不(bù)孤单(dān)呢(ne三眼蟹为什么没人吃，世界上最恐怖的螃蟹)？或(huò)许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论(lùn)的大前(qián)提(tí)是要(yào)先找到暗(àn)物(wù)质存在(zài)的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不存(cún)在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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