宇宙是“人(rén)为(wèi)制造(zào)”的？为何会存(cún)在科学无法解释(shì)的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什(shén)么？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科(kē)学(xué)家们在过(guò)去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学(xué)数学原理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动(dòng)的规(guī)律。往后的(de)几百年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现某些天体运行轨(guǐ)道出(chū)现异常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知(zhī)道(dào)，周围一定有未知(zhī)的天(tiān)体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引力(lì)定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发(fā)现都是在恒星系统的(de)尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测(cè)量后发(fā)星(xīng)系(xì)团的(de)质量。这(zhè)是一个由数千个(gè)星(xīng)系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这(zhè)些星系被引力(lì)束缚(fù)在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一(yī)般会使用到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就(jiù)可(kě)以确(què)定其质量的范围。

第一种是获(huò)得(dé)其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团(tuán)中的各个星系相(xiāng)对于星(xīng)系团(tuán)的运动速度。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基(jī)彻(chè)底(dǐ)懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发座星(xīng)系团有99%的(de)质量消(xiāo)失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的(de)是(shì)，在测(cè)量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所(suǒ)产生的(de)引力是无法将它们束缚在(zài)星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就(jiù)应该(gāi)被(bèi)抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除(chú)非(fēi)有一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的(de)力量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝(jué)大部(bù)分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一(yī)种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再一次出(chū)现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系(xì)中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却(què)让人感到不(bù)可思(sī)议。

随着与中心距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎(hū)保持(chí)不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果没有足(zú)够大(dà)的质量来(lái)吸引它们，这(zhè)些外围的(de)恒星(xīng)早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系(xì)当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离(lí)星系(xì)中心的(de)距离，以及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋(xuán)转速度(dù)。如果出现异(yì)常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗物(wù)质的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离(lí)星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定(dìng)律进行计(jì)算，太(tài)阳(yáng)系(xì)的运行速度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实(shí)际上，太(tài)阳系正在(z云南有哪几个市 云南是几线城市ài)以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很可能就是(shì)存在(zài)着(zhe)一种我们(men)看不到(dào)的物质，是(shì)这些(xiē)暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星(xīng)轨道的速(sù)度(dù)，估算(suàn)在(zài)星系(xì)当中暗物质的(de)质量占整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一(yī)项(xiàng)新的(de)研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现速(sù)度(dù)上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个(gè)反常(cháng)的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银(yín)河系(xì)不多，但是星系当中存在(zài)的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在(zài)理论上，该星系必须(xū)存(cún)在(zài)暗物质，否则(zé)就(jiù)会分崩离(lí)析。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那么(me)又有人提(tí)出，也(yě)许(xǔ)该(gāi)星系(xì)的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近没有任何(hé)星系存(cún)在。造成这(zhè)些(xiē)现象的除了暗物(wù)质(zhì)的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人(rén)类对(duì)引力的(de)理解(jiě)还(hái)不(bù)够全面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是(shì)不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道，按照我们(men)所理解的方(fāng)式运动。但是上升(shēng)到星(xīng)系(xì)和星团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的(de)相(xiāng)互作用(yòng)则(zé)是不(bù)同(tóng)的方式。对于在星系(xì)团之间的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还引入了外(wài)部场效应(yīng)的(de)概念，指的是(shì)在数百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间会产生对(duì)彼(bǐ)此(cǐ)特殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需(xū)要对(duì)现在的物(wù)理定(dìng)律(lǜ)进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团，由两个云南有哪几个市 云南是几线城市碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大(dà)部分的普通质(zhì)量都(dōu)在(zài)星系的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就(jiù)会(huì)导致温度(dù)的急剧升高(gāo)，速度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部分(fēn)的质量将位于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区域(yù)到底是(shì)不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全(quán)彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的形变(biàn)。其(qí)实这些(xiē)星系本身(shēn)并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问题(tí)，而是(shì)这样极(jí)遥远的天体(tǐ)和我们地球上(shàng)的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的(de)引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的光(guāng)都发(fā)生了扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的(de)天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系(xì)团观测的(de)时候，发(fā)现它的(de)大质(zhì)量区域(yù)并不是在中(zhōng)间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释(shì)方法就是当星团发生全部(bù)的(de)碰(pèng)撞时，可被观(guān)测(cè)到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接(jiē)通过了这(zhè)个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也(yě)被认(rèn)为是暗(àn)物质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当(dāng)中最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空间背(bèi)景上留下了(le)各相(xiāng)同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表(biǎo)示温(wēn)度(dù)较高的区(qū)域(yù)，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的(de)二值图像进行连通域提(tí)取(qǔ)和(hé)标记(jì)之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起来(lái)不应该是(shì)这(zhè)样的，而(ér)随着(zhe)暗物质的(de)增(zēng)加，一些峰(fēng)值的幅度会(huì)减小，才变得看(kàn)起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个(gè)简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多(duō)不同的(de)观(guān)测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质就是(shì)宇宙当(dāng)中存在(zài)着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的(de)存(cún)在(zài)，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实际(jì)证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学(xué)家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎(hū)不会与(yǔ)常(cháng)规物质(zhì)相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了(le)超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的(de)发(fā)现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室，这个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学(xué)家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经(jīng)过(guò)了20多年的(de)数据收集，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中每(měi)年(nián)都是一(yī)样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的(de)振荡，同(tóng)时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系(xì)的方(fāng)向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的时(shí)候，地(dì)球(qiú)与太阳的(de)方向正好达(dá)到完全(quán)一致，这(zhè)是(shì)理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物(wù)质流(liú)最快的时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到(dào)了最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对(duì)银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是这并不影响这个(gè)理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此科学(xué)家认为这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人员(yuán)们(men)所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这种年度周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中(zhōng)的(de)水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的数量也符(fú)合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南(nán)半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季(jì)节(jié)与之(zhī)前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个实(shí)验室是一样的(de)。

因此，如(rú)果在这里可以(yǐ)得到(dào)相(xiāng)同的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了(l云南有哪几个市 云南是几线城市e)。但是由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数(shù)据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃(bó)望(wàng)远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的(de)宽视场仪器提供(gōng)的视(shì)野(yě)是(shì)哈勃(bó)红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的(de)用途就是探索暗物质背(bèi)后的(de)奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能(néng)拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞(dàn)生(shēng)，或者说是(shì)生命(mìng)进化的(de)一个重要因素。

如果这一(yī)理(lǐ)论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人(rén)类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个(gè)角落的(de)行星上，暗物质正(zhèng)在通过(guò)这样的效应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前(qián)提(tí)是要先找到暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢(huān)请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新(xīn)的(de)动力！

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