宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的(de)？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的几十年(nián)当中进行了(le)超过50次的(de)长期实验，但是却没有发(fā)现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示(shì)了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)天(tiān)体运动的规律。往后的(de)几百年来(lái)，当天文学家们(men)发现某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出(chū)现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知(zhī)的天体通过引力(lì)在摄动它的(de)轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就(jiù)通过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了(le)海王星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力(lì)定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升到星(xīng)系(xì)或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理(lǐ)学(xué)家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系(xì)团的(de)质量。这是一(yī)个由数千(qiān)个星(xīng)系所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束(shù)缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的(de)范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要的(de)数据是测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种是动力(lì)学(xué)质量的(de)计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中的各(gè)个星系相(xiāng)对于星(xīng)系团(tuán)的运动(dòng)速度(dù)。当(dāng)测量结(jié)果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失了(le)，或(huò)者说这99%的质量并(bìng)不以可见(jiàn)光的(de)形式(shì)所存(cún)在(zài)，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将(jiāng)它们(men)束缚在星系(xì)团(tuán)内的，它(tā)们早就(jiù)应该(gāi)被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部(bù)分(fēn)不可见的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸(xī)光(guāng)、反射(shè)光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是(shì)当时的人们对(duì)这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再一次出(chū)现。天文(wén)学(xué)家维拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙(xiān)女座(zuò)星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行速(sù)度(dù)就(jiù)会(huì)越慢。但(dàn)是他们观(guān)测的(de)结(jié)果却(què)让人(rén)感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距(jù)离的增加，恒(héng)星的旋转速(sù)度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)，在(zài)星(xīng)系当中如(rú)果没有足够大的质(zhì)量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方(fāng)法来(lái)解释(shì)暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量(liàng)星系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离星系中心(xīn)的距(jù)离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物质的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于(yú)是(shì)科学家们(men)通(tōng)过射电望远镜测量了距离星(xīng)系(xì)中心更(gèng)远距离的(de)氢元(yuán)素，发现它们(men)的旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛顿的(de)力学(xué)定律。我们(men)的太阳(yáng)系也不例(lì)外(wài)，太(tài)阳系(xì)位于银(yín)河(hé)系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220千(qiān)米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个(gè)实(shí)际速度远远大于理论速度，那么(me)产生以上这种向心加速度的原(yuán)因(yīn)很(hěn)可能就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是(shì)这些暗物(wù)质的(de)引(yǐn)力效应将(jiāng)星系(xì)聚(jù)集在了一起。

也(yě)是从(cóng)这时开始，越来(lái)越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是(shì)唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研究当(dāng)中，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应的(de)遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另(lìng)外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银河系不多，但是(shì)星(xīng)系(xì)当中存在的恒(héng)星数量却只有银河(hé)系的千(qiān)分之一(yī)。

所以在理论上，该星(xīng)系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测(cè)量之后，发现星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动(dòng)是可以(yǐ)用正常的(de)物(wù)质和(hé)力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附近的(de)另一个(gè)大星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的(de)是(shì)，它的(de)附近没(méi)有任何星系存在(zài)。造(zào)成这些(xiē)现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一(yī)种可(kě)能就是(shì)人(rén)类(lèi)对引力的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可(kě)能在不同尺度(dù)空(kōng)间中的工作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家还(hái)引(yǐn)入了外部(bù)场效应的概念，指的(de)是在数百万光年(nián)的规(guī)模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会(huì)产生对(duì)彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这个(gè)理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发(fā)现(xiàn)也让很(hěn)多人认(rèn)为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其(qí)他(tā)的(de)理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解(jiě)释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成(chéng)，类似(shì)这(zhè)样的星团，它们大部分的(de)普通质(zhì)量都在星系(xì)的气(qì)体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生(shēng)碰(pèng)撞的(de)时候，星(xīng)际(jì)气(qì)体的相互(hù)作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分(fēn)的质量将位于(yú)所有这些气体所在(zài)的中间区(qū)域。那(nà)么我们通过什么来验证它的质量区域到底是(shì)不是(shì)集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中我们(men)可(kě)以明显地看到(dào)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(běn)身并(bìng)不是(shì)真(zhēn)的(de)被扭(niǔ)曲了(le)，也不(bù)是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什么问题(tí)，而(ér)是(shì)这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的(de)引力(lì)，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星(xīng)系的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨大的(de)天体(tǐ)可能是超大质(zhì)量(liàng)的(de)黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们(men)对子弹星(xīng)系团观测的(de)时候，发现它的大质量(liàng)区(qū)域并不是在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以最(zuì)好的解(jiě)释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了(le)中间(jiān)，暗(àn)物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗(àn)物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之(zhī)后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之形容君子的成语有哪些，形容君子的成语有哪些词语后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景(jǐng)上留(liú)下(xià)了(le)各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较(jiào)高的(de)区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的(de)区(qū)域，但实际上(shàng)它们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分(fēn)离后(hòu)的二值图像进行连通域提取(qǔ)和(hé)标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中没(méi)有暗物(wù)质，图形看起来不应该(gāi)是这样(yàng)的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我(wǒ)们需要的(de)暗物(wù)质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测(cè)结果。而暗物(wù)质(zhì)的本(běn)质(zhì)就是宇宙当中存(cún)在着某种类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何其他的(de)电(diàn)磁(cí)作(zuò)用，只(zhǐ)通过引力(lì)来(lái)相互(hù)作用。所以如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学家们已经(jīng)提出了数(shù)十(shí)种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的目标粒子所(suǒ)需(xū)要的(de)实验方式(shì)也不相同。在(zài)过去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质(zhì)性的发(fā)现(xiàn)，除了一个(gè)地(dì)方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山(shān)脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下矿(kuàn形容君子的成语有哪些，形容君子的成语有哪些词语g)井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室(shì)，这个(gè)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(xún)找暗物质粒(lì)子(zi)的(de)周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到(dào)了(le)某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年的数据(jù)收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到(dào)最低(dī)，而且在(zài)20年(nián)当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这(zhè)可能是人类发(fā)现暗(àn)物质的第(dì)一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么(me)暗物质会产生周(zhōu)期性的(de)年(nián)度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了(le)太阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河(hé)系(xì)进行移动，那(nà)么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们也在以(yǐ)这(zhè)样的(de)速度在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生(shēng)相(xiāng)应(yīng)的振荡，同(tóng)时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的(de)时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的(de)方向正(zhèng)好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿(chuān)越暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对银河系(xì)的(de)平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以(yǐ)用(yòng)来解释(shì)，研究人员们所观测到的(de)周(zhōu)期性信号(hào)。当然也可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度(dù)周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意(yì)大利(lì)游客的数(shù)量也(yě)符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以，科学家们又在(zài)南半球建立了(le)一个几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的运动(dòng)特(tè)征(zhēng)和第(dì)一个实验室(shì)是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在(zài)这里可以得(dé)到相同的信(xìn)号，就(jiù)可(kě)以成为暗物质所存在的(de)非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的望远镜，这台(tái)太空望(wàng)远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它(tā)的(de)宽视场仪(yí)器提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望远镜其中一(yī)个关键(jiàn)的(de)用途就是(shì)探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待(dài)了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天(tiān)体物理(lǐ)中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们极有可能(néng)拥(yōng)有(yǒu)另一(yī)种神秘的(de)效应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理(lǐ)论得到(dào)进一步的(de)证实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙(zhòu)当中(zhōng)的(de)暗物质会不会意(yì)味着(zhe)人(rén)类(lèi)并(bìng)不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落(luò)的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通(tōng)过这样(yàng)的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提(tí)是要先(xiān)找到暗物质(zhì)存在(zài)的(de)实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗物(wù)质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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