宇宙(zhòu)是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是(shì)什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存在的证据(jù)，科学(xué)家们在过去的几十年当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表(biǎo)了万有引力(lì)定律(lǜ)，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律。往后的(de)几(jǐ)百(bǎi)年来，当(dāng)天文(wén)学家(jiā)们发现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符合万(wàn)有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄(shè)动它(tā)的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并且发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到(dào)星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基(jī)正在(zài)研究和测量(liàng)后发星(xīng)系团的质量。这是(shì)一个由数千个星系所组成的(de)巨大星系团，这些星(xīng)系被引力(lì)束缚在(zài)一(yī)起。测(cè)量(liàng)星(xīng)系团(tuán)的(de)质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第一(yī)种是获得(dé)其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要(yào)的数据(jù)是测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二(èr)种是动力学质(zhì)量(liàng)的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星(xīng)系相对于星(xīng)系(xì)团的运动速度。当测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹(zī)威基(jī)彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量速度(dù)的过(guò)程中，兹威基发现星系(xì)团中很多(duō)星系(xì)的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多，按照牛(niú)顿的(de)运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可见星系(xì)的质(zhì)量所(suǒ)产生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系团内的，它们(men)早就(jiù)应该(gāi)被(bèi)抛(pāo)出(chū)星系团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神(shén)秘的力量(liàng)在(zài)起作用，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次(cì)出(chū)现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行(xíng)速(sù)度(dù)就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测(cè)的结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距(jù)离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿(dùn)的(de)万有引力定律，在星系(xì)当中如果没(méi)有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对标(biāo)准的(de)方(fāng)法来解释(shì)暗(àn)物(wù)质的(de)存(cún)在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的(de)旋转速(sù)度。如果出现异常的(de)结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的力量进(jìn)入(rù)其(qí)中。

<辍耕之垄上的意思，垄上的意思是什么/p>

于是(shì)科(kē)学家们通过射电望(wàng)远镜测(cè)量了(le)距离星系中心更远距离(lí)的(de)氢元(yuán)素，发(fā)现(xiàn)它(tā)们的(de)旋转速(sù)度并不(bù)符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太(tài)阳系也不例外(wài)，太阳系位于银(yín)河系的第(dì)三(sān)悬臂之上，辍耕之垄上的意思，垄上的意思是什么距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万有引力(lì)定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远远大(dà)于理论速度(dù)，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物(wù)质的引力效应将星(xīng)系(xì)聚(jù)集在(zài)了(le)一起。

也是从(cóng)这时开始，越来(lái)越多(duō)的研究人(rén)员开始相(xiāng)信暗物(wù)质(zhì)的存在。科学家根据(jù)星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的(de)速度，估算在(zài)星系当(dāng)中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎没有引力效(xiào)应(yīng)的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文(wén)学(xué)家(jiā)还(hái)发现(xiàn)了一(yī)个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河(hé)系不多，但是(shì)星系当中存(cún)在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河系的千(qiān)分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细(xì)测量之(zhī)后(hòu)，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律来解释(shì)的。那么(me)又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经(jīng)被附近(jìn)的(de)另一个大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没(méi)有任何(hé)星系存在。造成这些现象(xiàng)的(de)除了暗(àn)物质的(de)假说之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是(shì)人(rén)类对引(yǐn)力的理解还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度(dù)空(kōng)间(jiān)中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的(de)天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的(de)方式运(yùn)动(dòng)。但是上(shàng)升到星(xīng)系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对于在(zài)星系团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效(xiào)应(yīng)的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的质(zhì)量之间(jiān)会产(chǎn)生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这意(yì)味着我们需要对现(xiàn)在的物理定律进(jìn)行(xíng)修正(zhèng)，这些发(fā)现也(yě)让(ràng)很多人认为(wèi)暗(àn)物质假说理论(lùn)就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论(lùn)证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的(de)普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用(yòng)就会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速(sù)度(dù)大幅(fú)降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们(men)通过什么来验证它的质(zhì)量(liàng)区域到底是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了(le)宇宙当(dāng)中第(dì)一(yī)张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地(dì)看到很多(duō)星系似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生(shēng)了(le)巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些(xiē)星(xīng)系本(běn)身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和(hé)我们地(dì)球上(shàng)的(de)观测者之间。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天体(tǐ)可能是(shì)超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它(tā)的(de)大质(zhì)量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生(shēng)全部的(de)碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到的质(zhì)量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接(jiē)通过(guò)了这(zhè)个区(qū)域(yù)，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经(jīng)过(guò)了(le)130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了(le)各相同性的微(wēi)波(bō)辐射。其(qí)中红色的部(bù)分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际上它们(men)之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前(qián)景背(bèi)景分离后(hòu)的二(èr)值图像(xiàng)进行连通域提(tí)取和标(biāo)记之(zhī)后发(fā)现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会(huì)减小，才变(biàn)得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系(xì)当中恒星运动所需要的暗物(wù)质(zhì)比例是一(yī)致的(de)。这就(jiù)意(yì)味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释(shì)了很多不(bù)同的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类型的粒(lì)子，它们不(bù)参与任何其(qí)他(tā)的(de)电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如(rú)果能够找到这(zhè)种粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。这种粒子(zi)到底是(shì)什么(me)？科学家们(men)已经提(tí)出了数(shù)十种的假想目(mù)标，而要寻找(zhǎo)这些(xiē)不(bù)同的目标(biāo)粒子所需要的实验方式也不(bù)相同。在(zài)过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规(guī)物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行(xíng)了超过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发(fā)现，除了(le)一个地方，意大利的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着(z辍耕之垄上的意思，垄上的意思是什么he)地球上最(zuì)大的(de)地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有(yǒu)一个(gè)三层楼高的(de)探测器，一直致(zhì)力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声(shēng)称观测(cè)到了某种信号(hào)。经(jīng)过了20多(duō)年的数(shù)据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会(huì)产生(shēng)周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕着银河系进行移动，那(nà)么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们(men)也在(zài)以这(zhè)样的速度(dù)在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过(guò)程中会(huì)产(chǎn)生相(xiāng)应的(de)振荡，同时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围绕(rào)太(tài)阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系(xì)的方向是(shì)一致(zhì)的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地(dì)球(qiú)与太阳的(de)方向(xiàng)正好达(dá)到完(wán)全一致，这(zhè)是(shì)理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对(duì)银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这(zhè)个理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可(kě)以用来解释，研(yán)究人员(yuán)们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其(qí)他(tā)的情况，造成这种年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游客的数(shù)量也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以，科学(xué)家们又在南(nán)半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前的实验室(shì)正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的(de)运动特(tè)征和(hé)第一(yī)个(gè)实验室(shì)是(shì)一样的(de)。

因此，如果在这(zhè)里(lǐ)可以得到相同(tóng)的(de)信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的(de)非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目(mù)前还无法(fǎ)提供相应(yīng)的数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器提(tí)供的视野(yě)是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中一个关(guān)键的用(yòng)途(tú)就是(shì)探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是生命进(jìn)化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实(shí)，那么(me)遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会意(yì)味着人类并不孤(gū)单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大(dà)前提是要先找到暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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