宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解(jiě)释(shì)的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的(de)证据，科学家们在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现任何(hé)的有效证(zhèng)据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运行轨道出(chū)现异(yì)常，不符合万有引力定(dìng)律(lǜ)的(de)时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所取得(dé)重(zhòng)大天文成(chéng)就的例子(zi)。但是(shì)这些发现(xiàn)都是(shì)在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量(liàng)后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚(fù)在一(yī)起。测量星(xīng)系团(tuán)的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以确定其质(zhì)量(liàng)的(de)范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要的数(shù)据(jù)是(shì)测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的(de)质量消失(shī)了(le)，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所(suǒ)存(cún)在，我们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的(de)过程中，兹(zī)威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力(lì)是无法将(jiāng)它们束(shù)缚在星系团(tuán)内的，它们早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该被抛出星系(xì)团之外(wài)了，除(chú)非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部(bù)分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分(fēn)的质量。只是当时(shí)的人(rén)们对这样的一种说法(fǎ)不屑(xiè)一氧化铁和稀盐酸反应现象及方程式，氧化铁和稀盐酸反应现象原因顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质”这个词(cí)才再(zài)一次(cì)出现。天文学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特(tè)福(fú)特(tè)在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测(cè)的结果却让人感到不可思议(yì)。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒(héng)星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒(héng)星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科(kē)学家们会使用一种相对标准的(de)方法来(lái)解释暗物质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上(shàng)距离星(xīng)系中(zhōng)心的距(jù)离(lí)，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通(tōng)过(guò)射电望远镜测(cè)量了距离星(xīng)系(xì)中心更远(yuǎn)距(jù)离的(de)氢元(yuán)素，发现它们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于(yú)银(yín)河(hé)系的第三悬(xuán)臂(bì)之上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际速度(dù)远远大于理论速(sù)度(dù)，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向心加(jiā)速度的(de)原(yuán)因很(hěn)可能(néng)就是存在(zài)着一(yī)种我(wǒ)们看不到(dào)的物(wù)质，是(shì)这些暗(àn)物质的引(yǐn)力(lì)效应将星(xīng)系聚(jù)集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始相信暗物(wù)质的(de)存在。科(kē)学家根据星系(xì)外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不是唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一(yī)项新的研究当(dāng)中，科学家们(men)发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异。另外(wài)，天(tiān)文(wén)学家还发现了一个反常(cháng)的(de)星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的(de)恒星数量却(què)只有银河系的千分之一。

氧化铁和稀盐酸反应现象及方程式，氧化铁和稀盐酸反应现象原因type="jpeg" data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/a67445eab7c8392.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家(jiā)们使用最先进的(de)望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人(rén)提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除(chú)了暗物质(zhì)的假说之(zhī)外，另一(yī)种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工(gōng)作方式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们(men)的轨道(dào)，按照我们所理解的方(fāng)式(shì)运动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不(bù)同的方式。对于(yú)在星(xīng)系团之间的相互作用，科学(xué)家(jiā)还引(yǐn)入了外部(bù)场效(xiào)应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模(mó)上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间(jiān)会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们(men)需要对现在的物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗(àn)物(wù)质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关(guān)于暗物质存在的(de)其他的理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法(fǎ)解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互(hù)作用就(jiù)会(huì)导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的(de)中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并不是(shì)真的(de)被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而(ér)是这样极遥(yáo)远的(de)天体和我们地(dì)球上的(de)观测(cè)者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大(dà)的(de)天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的引力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星系的(de)光(guāng)都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是(shì)引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗(àn)物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区域(yù)并不是在中间，而(ér)是在两侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法就是当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透(tòu)镜研究也被认为是(shì)暗物质存(cún)在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的(de)光(guāng)。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之(zhī)后(hòu)，可见光终于(yú)可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留(liú)下了(le)各相(xiāng)同性的微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分(fēn)表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们(men)之(zhī)间的(de)温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离(lí)后的二值图像进行连(lián)通域提取(qǔ)和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会(huì)减(jiǎn)小(xiǎo)，才(cái)变得看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的(de)测量值，我(wǒ)们(men)需要的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物(wù)质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释星系当(dāng)中(zhōng)恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架(jià)，就很好地(dì)解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种(zhǒng)类(lèi)型(xíng)的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他(tā)的(de)电磁作用，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子(zi)到(dào)底是什么？科学家们已经(jīng)提出了(le)数十种的假想目(mù)标，而要寻找这(zhè)些(xiē)不同的目(mù)标粒子所需(xū)要(yào)的实(shí)验方(fāng)式也(yě)不(bù)相同(tóng)。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻(xún)找这些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进(jìn)行(xíng)了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处(chù)的(de)地下矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个(gè)三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子(zi)的(de)周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学(xué)家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的(de)数据收(shōu)集，人(rén)们发(fā)现了一个(gè)有(yǒu)趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月(yuè)份(fèn)达到(dào)峰值，然后(hòu)在11月降到最低(dī)，而且在20年(nián)当中每年(nián)都(dōu)是一(yī)样。一些科学家认为这可(kě)能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的第(dì)一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着(zhe)银河(hé)系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也(yě)在以这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银(yín)河系的方向是(shì)一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地(dì)球与(yǔ)太(tài)阳(yáng)的(de)方向正好达(dá)到完全一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观测到的(de)周期(qī)性信号。当然(rán)也可能有其(qí)他的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年(nián)度(dù)周期信号的差异也(yě)可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的(de)季(jì)节(jié)与之前的实验(yàn)室正好相(xiāng)反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第一个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的(de)非常(cháng)有力的证据(jù)了(le)。但是由于这个(gè)实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还(hái)无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台(tái)新的(de)望(wàng)远镜，这台(tái)太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其(qí)中(zhōng)一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背后(hòu)的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它(tā)们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的(de)效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会(huì)支(zhī)持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是(shì)生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得(dé)到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行(xíng)星上，暗(àn)物(wù)质正在通过这样(yàng)的效应创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物(wù)质到底存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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