宇宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科(kē)学(xué)无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质(zhì)又(yòu)究(jiū)竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学(xué)家们(men)在过去的(de)几十(shí)年(nián)当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是却(què)没有发现(xiàn)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(xué)数学原理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛(niú)顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不(bù)符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知(zhī)道(dào)，周围一定有未知(zhī)的(de)天体(tǐ)通(tōng)过(guò)引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异(yì)常，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大(dà)天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们上(shàng)升到(dào)星系或者是星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威(wēi)基正在研(yán)究和测(cè)量后发(fā)星系团的质(zhì)量(liàng)。这是一个由(yóu)数千个星系(xì)所(suǒ)组成的(de)巨(jù)大星(xīng)系团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量(liàng)星系(xì)团的(de)质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围。

第(dì)一种是(shì)获得(dé)其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是测(cè)量(liàng)各个星系(xì)的(de)光(guāng)度。

第二种是动力(lì)学质量的计算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移(yí)测量(liàng)星(xīng)系团(tuán)中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运动(dòng)速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消失(shī)了(le)，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不(bù)以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无(wú)法(fǎ)看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛(niú)顿(dùn)的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有一种神秘(mì)的力(lì)量在起作用，这种力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基(jī)提(tí)出了这样部(bù)分不(bù)可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的(de)人们对(duì)这样的(de)一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特(tè)在观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度(dù)就会越慢(màn)。但(dàn)是他们观(guān)测的结果却让人感(gǎn)到不可(kě)思议。

随(suí)着与中心距离(lí)的(de)增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系当中如果(guǒ)没有足够大的(de)质量来(lái)吸引它们，这(zhè)些外围的(de)恒星(xīng)早就(jiù)被(bèi)甩到(dào)宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质的(de)存(cún)在，这种方法就是测量星系(xì)当(dāng)中气体在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于是科学(xué)家(jiā)们(men)通过(guò)射电望远镜(jìng)测(cè)量了距离星系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转速度并(bìng)不(bù)符合(hé)牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据(jù)万有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运(yùn)行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么(me)产生以上这种向(xiàng)心加速(sù)度的原因(yīn)很(hěn)可(kě)能(néng)就是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应(yīng)将星系聚(jù)集在了(le)一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来(lái)越多的研究人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的(de)质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在(zài)一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会(huì)出(chū)现(xiàn)速度(dù)上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还(hái)发(fā)现了(le)一(yī)个反(fǎn)常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在的(de)恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

佳明运动手表是哪个国家的 佳明手表属于什么档次data-ratio="0.5835579514824798" data-type="jpeg" data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/a67445eab7c8392.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星(xīng)系必须存在(zài)暗物质(zhì)，否则就(jiù)会分崩离析(xī)。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜(jìng)对(duì)其进(jìn)行(xíng)了(le)40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星运(yùn)动是(shì)可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么(me)又(yòu)有人提出，也许该星系(xì)的(de)暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一(yī)个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造(zào)成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外(wài)，另(lìng)一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面(miàn)，引力很(hěn)可能在(zài)不同(tóng)尺度(dù)空间(jiān)中的(de)工作方式是(shì)不同的，这(zhè)意味着在行星系尺(chǐ)度(dù)中(zhōng)的天体会沿着(zhe)它们的(de)轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升到(dào)星系和(hé)星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的(de)相(xiāng)互作用则是(shì)不(bù)同的方式。对于(yú)在星系团之(zhī)间的相互作(zuò)用，科学家还引(yǐn)入了(le)外部场效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年(nián)的(de)规模上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这意(yì)味(wèi)着我们(men)需要对(duì)现在的物(wù)理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也(yě)让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关(guān)于暗(àn)物质存在(zài)的(de)其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的(de)子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系团(tuán)所组成(chéng)，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的(de)普(pǔ)通质量都(dōu)在星系的(de)气(qì)体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时(shí)发(fā)生(shēng)碰撞的(de)时(shí)候，星(xīng)际气体的(de)相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅(fú)降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大(dà)部(bù)分的质(zhì)量将位于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么(me)来验证它(tā)的质量区(qū)域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多(duō)星系似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生了(le)巨(jù)大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本(běn)身并(bìng)不是真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么(me)问题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的(de)天体和(hé)我们地球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发(fā)生了扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发(fā)现它(tā)的(de)大质(zhì)量区域(yù)并不是在中间，而(ér)是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是(shì)当(dāng)星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观(guān)测到的质量气体被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物质(zhì)则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并在两边形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的(de)理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿(chuān)越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同(tóng)性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度(dù)较高的(de)区域(yù)，蓝(lán)色则(zé)表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景分离后的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记(jì)之后(hòu)发(fā)现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形看(kàn)起来不应该(gāi)是这(zhè)样的(de)，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测(cè)量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗物质比例是一(yī)致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的(de)观测结果。而暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它(tā)们(men)不(bù)参(cān)与(yǔ)任何其(qí)他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互作用。所以如果能(néng)够找到(dào)这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据(jù)。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要(yào)的(de)实验方(fāng)式也不相(xiāng)同。在过去(qù)的几(jǐ)十年当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不会与常规物(wù)质(zhì)相互作用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家们(men)已(yǐ)经进行了超(chāo)过(guò)50次的实(shí)验，却没(méi)有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上最大的地学实(shí)验(yàn佳明运动手表是哪个国家的 佳明手表属于什么档次)室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来，这里(lǐ)的科(kē)学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的数据(jù)收(shōu)集，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而(ér)且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家认为这可能(néng)是人类发现暗物质的第(dì)一个(gè)直接证据(jù)。

但(dàn)是为(wèi)什(shén)么(me)暗物质会产生周期性的(de)年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进行移(yí)动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以(yǐ)这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这个过程(chéng)中会(huì)产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太(tài)阳(yáng)进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳(yáng)的(de)方向正好达(dá)到(dào)完全一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太(tài)阳系相对(duì)银河系(xì)的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解(jiě)释，研(yán)究人(rén)员(yuán)们所观测到的(de)周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种年度(dù)周期信(xìn)号的(de)差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高山(shān)上的积雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游客的数量也符合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球(qiú)建立了一(yī)个(gè)几乎相同(tóng)的实验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之前(qián)的实验室(shì)正好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物质所存(cún)在(zài)的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目前还无法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台(tái)太空望(wàng)远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜(jìng)其中一个关(guān)键的用途就是探(tàn)索暗物(wù)质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这(zhè)种暗物(wù)质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中生命的(de)诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进(jìn)化的(de)一个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这(zhè)一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇宙当中某个(gè)角落的行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要(yào)先(xiān)找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你(nǐ)们觉(jué)得暗(àn)物质到底存不存在呢(ne)？喜(xǐ)欢(huān)请点赞，你的支持(chí)是我更新的(de)动力！

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