宇宙是“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又(yòu)究竟是什么(me)？人类为了寻(xún)找暗(àn)物质存在(zài)的证据，科学家们(men)在过(guò)去的几十年(nián)当中进行了超(chāo)过(guò)50次的长(zhǎng)期实验，但是却(què)没有(yǒu)发现任何(hé)的有效(xiào)证据(jù)。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了(le)宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的规(guī)律。往(wǎng)后的(de)几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的(de)时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定(dìng)有未(wèi)知的(de)天体通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应用(yòng)万有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子(zi)。但是这(zhè)些发现都是(shì)在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当(dāng)我们上升到星系或(huò)者是星团的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一(yī)个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的(de)巨(jù)大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其(qí)"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个星(xīng)系的(de)光度(dù)。风紧扯呼下一句是什么 风紧扯呼出自哪里p>

第(dì)二种是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测(cè)量星(xīng)系(xì)团中的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然(rán)是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发(fā)座(zuò)星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在(zài)，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量(liàng)速度(dù)的过(guò)程中，兹(zī)威(wēi)基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系的速(sù)度比理论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所产生的(de)引力是(shì)无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作(zuò)用(yòng)，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提(tí)出(chū)了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的(de)暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却(què)占据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的质(zhì)量。只是当(dāng)时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座(zuò)星系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的(de)恒星(xīng)在其轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离(lí)的增加(jiā)，恒(héng)星的旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据(jù)牛(niú)顿的万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律，在星系(xì)当中如果没有足(zú)够大的质量来(lái)吸(xī)引它们，这(zhè)些外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由暗(àn)物质的力量进入其(qí)中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离(lí)星系(xì)中心更远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转速度并(bìng)不(bù)符合(hé)牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系位于银河系(xì)的第(dì)三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的(de)速度围(wéi)绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速(sù)度的原因很可能(néng)就是存在着一种我们(men)看不到的物质，是这些暗(àn)物质(zhì)的引力效应将星系(xì)聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的(de)速(sù)度，估(gū)算在星系当中暗(àn)物质的(de)质量占整个(gè)星系(xì)质量的(de)85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不是唯一可以解(jiě)释(shì)这个(gè)现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还发(fā)现了一(yī)个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大(dà)小和银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的(de)千分之一(yī)。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进行了(le)40个小时(shí)的(de)详细测量之(zhī)后(hòu)，发(fā)现星系中的恒(héng)星运动是可以用(yòng)正常的(de)物质(zhì)和(hé)力学定律来解释的。那么又有人(rén)提出(chū)，也许该(gāi)星系的暗物(wù)质，已经被(bèi)附近(jìn)的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的(de)除了暗(àn)物质的假说之(zhī)外(wài)，另(lìng)一种可能就是人类(lèi)对引力(lì)的(de)理解还(hái)不(bù)够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到(dào)星系和(hé)星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的相互(hù)作用则是不同(tóng)的方(fāng)式。对于在星(xīng)系团之(zhī)间(jiān)的相互作(zuò)用，科学(xué)家还(hái)引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的(de)效(xiào)果(guǒ)，这(zhè)个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要(yào)对现在的物理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些(xiē)理论证据(jù)是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样的(de)星(xīng)团，它们大部分(fēn)的普(pǔ)通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星际(jì)气体的相互作(zuò)用(yòng)就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系(xì)团大部(bù)分的(de)质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它(tā)的(de)质量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)传回(huí)了宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片(piàn)，在(zài)照片(piàn)中我们(men)可以明显地看到很多(duō)星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的(de)形变。其实这(zhè)些星(xīng)系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上(shàng)的观测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的(de)光都发生了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的(de)天体可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们(men)对子(zi)弹星系团观测的时(shí)候，发现它(tā)的大质(zhì)量(liàng)区域并(bìng)不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法就是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测(cè)到(dào)的(de)质(zhì)量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可见光终于可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了(le)130多(duō)亿年之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下(xià)了各相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红色的部分表示温度较高(gāo)的区(qū)域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只有万分之(zhī)一。<风紧扯呼下一句是什么 风紧扯呼出自哪里/p>

科学(xué)家们(men)通过对前(qián)景背(bèi)景分离后的二值图像进行连通(tōng)域提(tí)取和标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起来(lái)不(bù)应该是这样的，而(ér)随(suí)着暗物质(zhì)的(de)增加(jiā)，一(yī)些峰(fēng)值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的暗物(wù)质(zhì)比(bǐ)例是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的(de)粒子，它们(men)不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了(le)暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科(kē)学家(jiā)们已经提(tí)出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标(biāo)粒子(zi)所需要(yào)的实验方式也(yě)不相(xiāng)同。在过(guò)去的(de)几十年当中，人类为了(le)寻找这(zhè)些看不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期(qī)性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的科(kē)学家声称观测到了(le)某种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们(men)发现了(le)一(yī)个有趣的事(shì)情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当(dāng)中每年都是一样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学家认为(wèi)这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕着(zhe)银河(hé)系进(jìn)行(xíng)移动(dòng)，那(nà)么如果暗物质(zhì)存(cún)在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗物(wù)质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最(zuì)慢(màn)值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用(yòng)来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他(tā)的情况，造(zào)成这种年(nián)度周期信号的(de)差(chà)异也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球建立了一(yī)个几乎(hū)相同的实验室，这里的季(jì)节与之前的(de)实验室(shì)正好相反(fǎn)，而在这里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流的运(yùn)动特征和第一(yī)个实验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如(rú)果在(zài)这里(lǐ)可(kě)以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由(yóu)于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目(mù)前还无法提供相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪(yí)器提供的(de)视野是哈(hā)勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键(jiàn)的(de)用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于(yú)探测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的(de)科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极(jí)有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应(yīng)，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命(mìng)进化的(de)一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那(nà)么(me)遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样的效(xiào)应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是(shì)要先找到(dào)暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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