宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为何(hé)会存在(zài)科(kē)学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却(què)没有发现任(rèn)何的有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理(lǐ)一书中(zhōn健康码可以扫出个人信息吗，健康码可以扫出个人信息吗g)，埃萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异(yì)常，推算(suàn)并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的(de)尺度当(dāng)中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的(de)尺度(dù)，事(shì)情就开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个(gè)星系(xì)所组成(chéng)的(de)巨(jù)大(dà)星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一(yī)起。测(cè)量(liàng)星系团的质(zhì)量一般会使用到(dào)两种方(fāng)法，当两(liǎng)种方法(fǎ健康码可以扫出个人信息吗，健康码可以扫出个人信息吗)结果一致(zhì)，就可以确定(dìng)其质量的范围(wéi)。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个星系(xì)的光度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是(shì)利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星系团中的(de)各个星系相对于星系团的(de)运(yùn)动速度。当测量结(jié)果出来(lái)之后，兹威(wēi)基(jī)彻(chè)底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的(de)过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们(men)束缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非有一种神秘的力(lì)量(liàng)在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是(shì)当时的人们对这(zhè)样的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上(shàng)的运行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增(zēng)加(jiā)，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当(dāng)中如果没有(yǒu)足(zú)够大的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家(jiā)们(men)会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星(xīng)系(xì)中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋转速(sù)度。如果出(chū)现异(yì)常的结果，就认为是由暗物(wù)质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于是科(kē)学(xué)家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距(jù)离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬臂之(zhī)上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据(jù)万有引力(lì)定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系的(de)运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度(dù)，那么(me)产生以上(shàng)这(zhè)种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可(kě)能就是存在着一种我(wǒ)们看不(bù)到的物(wù)质(zhì)，是这些暗(àn)物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚集(jí)在了(le)一起。

也(yě)是从这时开始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家(jiā)根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质(zhì)量占整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗(àn)物质(zhì)并不(bù)是(shì)唯一可以解释(shì)这个现象的(de)原因(yīn)。在一项新的研究(jiū)当(dāng)中，科学家们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上的(de)微小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还发现了一个反(fǎn)常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系不(bù)多(duō)，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的(de)恒星(xīng)数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们(men)使用最先进的望(wàng)远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量之(zhī)后(hòu)，发(fā)现星系(xì)中的(de)恒星(xīng)运动是(shì)可(kě)以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一(yī)个大(dà)星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的(de)是(shì)，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可能就是(shì)人类(lèi)对引力(lì)的理解还不够(gòu)全面，引力很可能在(zài)不同尺(chǐ)度(dù)空间(jiān)中的工作方式是不(bù)同的(de)，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺度(dù)中(zhōng)的(de)天体(tǐ)会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)则是(shì)不同的方式(shì)。对于在(zài)星系团之(zhī)间的(de)相互作(zuò)用，科(kē)学家还(hái)引入了外(wài)部场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的(de)效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需(xū)要对现在的(de)物(wù)理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物(wù)质(zhì)存在的其他(tā)的理论证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系(xì)团所组(zǔ)成(chéng)，类似(shì)这样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分的普通质量(liàng)都在(zài)星(xīng)系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发(fā)生(shēng)碰撞的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就(jiù)会导致温度的急剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么(me)来验证它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们(men)可(kě)以(yǐ)明显地看(kàn)到很多星系似乎(hū)被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们(men)地球上的观测者(zhě)之间(jiān)。被一个(gè)质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质量的东西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的(de)黑(hēi)洞(dòng)或(huò)者是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对子弹星(xīng)系团观测的(de)时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星(xīng)团发生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观(guān)测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接(jiē)通过了这个区域(yù)，并(bìng)在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研(yán)究也(yě)被认为是(shì)暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古(gǔ)老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留下(xià)了各相同(tóng)性(xìng)的微波(bō)辐(fú)射。其中红色的(de)部分(fēn)表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万(wàn)分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对前(qián)景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形(xíng)看起来(lái)不应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗(àn)物(wù)质大约是(shì)普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了(le)很(hěn)多不同的观测(cè)结(jié)果(guǒ)。而(ér)暗物质(zhì)的本(běn)质就(jiù)是(shì)宇宙当中(zhōng)存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什(shén)么(me)？科学家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的(de)目标粒子所需要的(de)实验方式也不相同。在过(guò)去的几十年当(dāng)中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不(bù)会与(yǔ)常规物(wù)质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已经(jīng)进(jìn)行了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的(de)探测(cè)器(qì)，一直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观(guān)测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生(shēng)周期性(xìng)的年度信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的(de)速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银河(hé)系的方(fāng)向是一致的，而另外半(bàn)年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时(sh健康码可以扫出个人信息吗，健康码可以扫出个人信息吗í)候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗物(wù)质流最(zuì)快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情(qíng)况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这(zhè)个理论(lùn)的(de)有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研究(jiū)人(rén)员们所(suǒ)观测到的(de)周(zhōu)期(qī)性(xìng)信号。当然也可能有其他的(de)情况(kuàng)，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号的差异(yì)也可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也符合这个周期(qī)的规律。

所以，科(kē)学家们又在南半(bàn)球建立了(le)一个几(jǐ)乎相同(tóng)的(de)实验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而(ér)在(zài)这里，地(dì)球穿过暗物质流(liú)的(de)运动特(tè)征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的(de)非常(cháng)有力的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不(bù)久，所以截至目前还无法提(tí)供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器(qì)提供(gōng)的视(shì)野(yě)是(shì)哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如(rú)果(guǒ)暗(àn)物质存(cún)在，它们极有可(kě)能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的一(yī)个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗物(wù)质会不会(huì)意味着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创(chuàng)造生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大前(qián)提是要(yào)先找到暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的(de)支持是我更新的动(dòng)力！

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