宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的？为何会存在(zài)科学无法解释(shì)的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在的(de)证据，科(kē)学家们在过(guò)去(qù)的几十年(nián)当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现任何的有效证据。除了一(yī)个(gè)地(dì)方，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异(yì)常(cháng)，不(bù)符合万有引力定律的(de)时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的(de)天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并且发(fā)现了海王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星(xīng)、冥王(wáng)星的(de)发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得重大天文成(chéng)就的例(lì)子。但是(shì)这些发现(xiàn)都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗(fú)里茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和(hé)测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数千(qiān)个星(xīng)系所(suǒ)组(zǔ)成的巨大(dà)星系(xì)团，这(zhè)些星(xīng)系被引力(lì)束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会(huì)使用到(dào)两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是(shì)动力学质量(liàng)的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测(cè)量(liàng)星系(xì)团中(zhōng)的各(gè)个星系相对于星系团的运(yùn)动速度(dù)。当测量结(jié)果出(chū)来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们(men)无法看(kàn)到。最诡异(yì)的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发(fā)现星(xīng)系(xì)团中(zhōng)很多星系的速度比理论(lùn)上(shàng)要(yào)快得多，按(àn)照牛(niú)顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法(fǎ)将它们束缚在星系(xì)团内的(de)，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源(yuán)于(yú)某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹(zī)维基提出了这(zhè)样部分不可见(jiàn)的(de)暗质，它不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们(men)却(què)占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行(xíng)速(sù)度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观(guān)测(cè)的结果(guǒ)却让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是根据(jù)牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距(jù)离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科(kē)学家们通过(guò)射(shè)电(diàn)望(wàng)远镜测量了距离(lí)星系(xì)中心(xīn)更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的(de)力学(xué)定(dìng)律。我们(men)的(de)太(tài)阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河(hé)系的(de)第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万(wàn)有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的原因很可能(néng)就是(shì)存在着(zhe)一种我(wǒ)们(men)看不到的物质，是(shì)这些暗(àn)物(wù)质的引力(lì)效(xiào)应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究人(rén)员(yuán)开始(shǐ)相信暗(àn)物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现了一个(gè)反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系(xì)不多(duō)，但(dàn)是(shì)星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之一(yī)。

翩跹和蹁跹的区别，翩跹和蹁跹拼音"0.5835579514824798" data-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(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进(jìn)的(de)望远(yuǎn)镜对其进行了(le)40个(gè)小时(shí)的详细测量之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常(cháng)的(de)物质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提出，也许该星系(xì)的暗(àn)物质(zhì)，已经(jīng)被附近(jìn)的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没(méi)有(yǒu)任(rèn)何(hé)星(xīng)系(xì)存(cún)在。造成(chéng)这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的(de)理解还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用(yòng)则是不同(tóng)的方式。对于在星系团之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部场效(xiào)应的概(gài)念(niàn)，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨(jù)大的质量之(zhī)间(jiān翩跹和蹁跹的区别，翩跹和蹁跹拼音)会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的(de)物理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让(ràng)很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有关于暗物(wù)质(zhì)存在的(de)其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹星系团，由两个(gè)碰(pèng)撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成(chéng)，类似这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位于所有这(zhè)些(xiē)气(qì)体所在(zài)的中间区域。那么我们通过什么来验证它(tā)的质(zhì)量(liàng)区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在(zài)照片中我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其实这(zhè)些星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了(le)什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极遥远的天体和(hé)我们(men)地球上的观测者(zhě)之(zhī)间(jiān)。被一个质量(liàng)超级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更(gèng)遥远星系(xì)的光(guāng)都发生了(le)扭曲。这个现象就是(shì)引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个(gè)巨(jù)大的天体可(kě)能是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发(fā)现它的大(dà)质(zhì)量区域(yù)并不是在中(zhōng)间，而是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就是当(dāng)星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这个区域，并(bìng)在两边(biān)形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团(tuán)的(de)引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见光终于(yú)可以(yǐ)畅通无(wú)阻(zǔ)地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空(kōng)间背(bèi)景上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示(shì)温度较(jiào)高(gāo)的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分(fēn)离后的(de)二值图像进行连通域(yù)提取和标记之(zhī)后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗(àn)物质，图(tú)形(xíng)看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物(wù)质的增加(jiā)，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测(cè)量值，我们(men)需要的(de)暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了(le)一个简(jiǎn)单的(de)理论框架，就很好地(dì)解释了很(hěn)多不同(tóng)的(de)观测结果(guǒ)。而(ér)暗(àn)物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不(bù)参与任(rèn)何(hé)其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来(lái)相互作用。所以如(rú)果能够找到(dào)这种粒子(zi)的存(cún)在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在(zài)的(de)实际证据(jù)。这种粒(lì)子(zi)到底(dǐ)是什(shén)么(me)？科(kē)学家(jiā)们已经提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标(biāo)粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不(bù)会(huì)与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了(le)超过50次的(de)实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质性(xìng)的发现，除(chú)了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大的地学实(shí)验(yàn)室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三(sān)层楼高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力(lì)于寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的数(shù)据收集，人们发现了一个翩跹和蹁跹的区别，翩跹和蹁跹拼音有趣(qù)的事情。探测(cè)率会在每年的(de)6月(yuè)份(fèn)达到峰值(zhí)，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而且在(zài)20年(nián)当中(zhōng)每年都(dōu)是一样。一些科学家(jiā)认为这(zhè)可能是人类发(fā)现暗物质的第(dì)一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会(huì)产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样(yàng)的(de)速度在穿越着暗物(wù)质流，这个(gè)过程中会产生相应(yīng)的(de)振荡，同(tóng)时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳(yáng)进(jìn)行(xíng)旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地球(qiú)围绕太(tài)阳(yáng)的(de)方向(xiàng)与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的(de)方向正好达到完全一致(zhì)，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿越(yuè)暗物(wù)质流(liú)最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的(de)情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这(zhè)个理论(lùn)的(de)有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可以用来解释，研(yán)究人(rén)员们所观测到(dào)的周期(qī)性信号(hào)。当(dāng)然(rán)也(yě)可能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周(zhōu)期信号的差异也(yě)可(kě)能(néng)是温度、湿度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连(lián)意(yì)大利(lì)游客的数量也符(fú)合这个周(zhōu)期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同的实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前的实(shí)验室(shì)正好相反，而在这里，地(dì)球穿过暗(àn)物(wù)质流的(de)运动特征和第一个(gè)实验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这(zhè)里(lǐ)可以得(dé)到相同的(de)信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在(zài)的非常有力的证据(jù)了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其中一个(gè)关(guān)键的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对(duì)于探测(cè)的结(jié)果(guǒ)，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待(dài)了。费米实(shí)验(yàn)室粒(lì)子天(tiān)体物理(lǐ)中心的(de)科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另(lìng)一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是生命进化(huà)的一个(gè)重(zhòng)要(yào)因素。

如果这(zhè)一理论得到进一(yī)步的证(zhèng)实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会(huì)不会意味着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物质存在的实(shí)际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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