宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学(xué)无法解释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学(xué)家们在(zài)过去的几十年当中(zhōng)进行了(le)超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效证据(jù)。除(chú)了一个(gè)地方，在(zài)1687年出(chū)版的自(zì)然哲学数(shù)学(xué)原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的(de)规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发现某些天体运行轨道(dào)出(chū)现异(yì)常，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就会知(zhī)道(dào)，周围一(yī)定有未(wèi)知的天体通(tōng)过引(yǐn)力在摄动它的(de)轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律(lǜ)所(suǒ)取得重大天文(wén)成就(jiù)的例(lì)子。但是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度(dù)当(dāng)中(zhōng)，可当我们上(shàng)升到星系(xì)或者是星(xīng)团的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理(lǐ)学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这(zhè)些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测量星系(xì)团的质量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就(jiù)可(kě)以确定其质(zhì)量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红移测(cè)量(liàng)星系(xì)团中(zhōng)的各个星系相对于(yú)星系(xì)团的运(yùn)动速度(dù)。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见(jiàn)光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的(de)过程中，兹威基发现星系(xì)团中(zhōng)很多星系(xì)的(de)速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见星(xīng)系的质(zhì)量所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部(bù)分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散(sàn)光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大(dà)部分的(de)质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这个词(cí)才(cái)再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的(de)运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结果却让人感(gǎn)到不可(kě)思(sī)议(yì)。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大(dà)的质量来(lái)吸引它(tā)们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现(xiàn)象，科学(xué)家(jiā)们会使用一种相(xiāng)对(duì)标准的方(fāng)法来解释暗物(wù)质的(de)存在(zài)，这种方法就是(shì)测量(liàng)星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果出现(xiàn)异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力(lì)量进入其(qí)中。

于(yú)是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度(dù)并不符(fú)合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于银(yín)河(hé)系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光(guāng)年，根(gēn)据(jù)万有引(yǐn)力(lì)定律进行计算，太阳系的运行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度，那么(me)产生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度(dù)的原因很可能就是存在着一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了一(yī)起。

也是沅有芷兮澧有兰什么意思怎么读，沅有芷兮澧有兰 什么意思(shì)从这时开(kāi)始，越来越多的研究人(rén)员(yuán)开始相信(xìn)暗物质的(de)存在(zài)。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估(gū)算(suàn)在星系(xì)当(dāng)中暗(àn)物质(zhì)的质量占整个(gè)星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这(zhè)个现象的原因。在一(yī)项新的研(yán)究当中，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出现速(sù)度上的微小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还(hái)发现了一(yī)个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大小和(hé)银河系(xì)不多，但是(shì)星(xīng)系当中存在(zài)的恒(héng)星数(shù)量却只有(yǒu)银河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物(wù)质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星系的(de)暗物质，已经被附近(jìn)的另(lìng)一个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的(de)理解还不够全(quán)面，引力很可能在(zài)不同尺度空(kōng)间中的工作(zuò)方式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照我们所理解的方(fāng)式运(yùn)动(dòng)。但是(shì)上升到(dào)星系和星(xīng)团的尺度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互(hù)作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对(duì)于在星(xīng)系(xì)团之间的相(xiāng)互作用，科学家还引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万(wàn)光(guāng)年(nián)的规(guī)模上，巨大的质(zhì)量之间会产(chǎn)生(shēng)对(duì)彼此特(tè)殊(shū)的(de)效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对(duì)现在的物(wù)理定(dìng)律(lǜ)进行(xíng)修正，这些(xiē)发现也(yě)让很多人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗(àn)物质存在的(de)其他的理论证据，这些(xiē)理(lǐ)论证(zhèng)据是(shì)蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的沅有芷兮澧有兰什么意思怎么读，沅有芷兮澧有兰 什么意思“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光(guāng)年的(de)子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系(xì)的气体(tǐ)当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中(zhōng)间区(qū)域(yù)。那么(me)我们通过什么(me)来(lái)验(yàn)证它的质量区(qū)域到底是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在(zài)照片(piàn)中我们可以明(míng)显地(dì)看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本(běn)身(shēn)并不(bù)是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什(shén)么问(wèn)题(tí)，而是(shì)这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大(dà)质(zhì)量(liàng)的东(dōng)西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是(shì)引力(lì)透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨(jù)大的天体可能是超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗(àn)物质。

所以当人们(men)对子(zi)弹星(xīng)系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区域(yù)并不是(shì)在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释(shì)方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测(cè)到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这个(gè)区(qū)域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子(zi)弹星系(xì)团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年(nián)之后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的(de)部(bù)分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区域(yù)，但实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通(tōng)域提(tí)取和标记之后发现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应(yīng)该是(shì)这样(yàng)的，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们(men)需要(yào)的暗物质大约(yuē)是(shì)普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运(yùn)动所(suǒ)需要的暗(àn)物质(zhì)比例(lì)是一(yī)致的。这(zhè)就(jiù)意(yì)味着。

用了(le)一(yī)个(gè)简单的(de)理论框架(jià)，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这(zhè)种粒子(zi)的存在，就相当于(yú)找(zhǎo)到了(le)暗物质存在的(de)实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科(kē)学(xué)家们已经提出了数(shù)十(shí)种的(de)假想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不(bù)同的目标粒子所需(xū)要的(de)实(shí)验方式也不(bù)相同。在(zài)过去的(de)几十年(nián)当(dāng)中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实质(zhì)性的(de)发现，除了一个(gè)地方，意大利的(de)格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大(dà)的(de)地学实验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人(rén)们发现了(le)一(yī)个有趣的事情。探测(cè)率会(huì)在每年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在(zài)20年当(dāng)中每年都(dōu)是(shì)一(yī)样。一些科学(xué)家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一(yī)个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年度(dù)信(xìn)号呢(ne)？刚才我们讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那么(me)如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意(yì)味着(zhe)我们(men)也在以(yǐ)这样的速度(dù)在穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程(chéng)中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以(yǐ)有半年(nián)的时(shí)间，地球围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系的方向是(shì)一致(zhì)的，而另(lìng)外半年则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球(qiú)穿(chuān)越暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际(jì)的情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因(yīn)此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到(dào)的(de)周期性信号(hào)。当然也可能(néng)有其他的(de)情况(kuàng)，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也可(kě)能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量(liàng)也符(fú)合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同(tóng)的(de)实验室，这里的季(jì)节(jié)与之前的(de)实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如(rú)果(guǒ)在(zài)这里(lǐ)可以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的(de)非常(cháng)有力(lì)的(de)证据了。但是由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相应的(de)数据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键(jiàn)的用途(tú)就是探索暗物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对于探(tàn)测(cè)的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了。费米实验(yàn)室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研(yán)究发现，如(rú)果暗物质(zhì)存在，它们(men)极(jí)有可能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效(xiào)应，这种暗物质效(xiào)应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物(wù)质会不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴(bàn)们，你(nǐ)们(men)觉得(dé)暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的支(zhī)持(chí)是我更新的(de)动力！

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