宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物(wù)质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是(shì)却没有发(fā)现任何的有效证据。除了一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇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(xiē)天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现异常，不(bù)符合万(wàn)有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们就会(huì)知道(dào)，周围一定有未知的天(tiān)体通(tōng)过引力(lì)在摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的(de)异常，推算并(bìng)且发现了(le)海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律所取得重大(dà)天文(wén)成就(jiù)的例子。但是这些(xiē)发现都是在(zài)恒星系(xì)统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到(dào)星系(xì)或者是星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨(cí)兹威基(jī)正(zhèng)在(zài)研究和(hé)测量后(hòu)发(fā)星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系(xì)所组(zǔ)成(chéng)的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚(fù)在(zài)一起(qǐ)。测量(liàng)星系(xì)团的(de)质量(liàng)一(yī)般(bān)会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系(xì)相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座(zuò)星系团有99%的(de)质量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并不以可(kě)见光的(de)形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的(de)速度(dù)比理论上要快得(dé)多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是无法将它(tā)们束(shù)缚在星系团内的，它们(men)早就应该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部(bù)分不可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它(tā)们却占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是(shì)当时的人们对这(zhè)样(yàng)的(de)一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词(cí)才再一(yī)次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星在其(qí)轨道(dào)上的(de)运行(xíng)速度(dù)就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结(jié)果却(què)让(ràng)人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星系当中如果没(méi)有足(zú)够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象(xiàng)，科(kē)学家们会(huì)使(shǐ)用一种相(xiāng)对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星系当中气(qì)体在(zài)X轴上距离星(xīng)系中心的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)测(cè)量了距离星系中心更远距离的(de)氢元素(sù)，发现它们的(de)旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳系正在(zài)以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那么(me)产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度(dù)的原因很(hěn)可能就是存在着(zhe)一(yī)种(zhǒng)我们看不(bù)到的物(wù)质，是(shì)这些暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)引力效应(yīng)将星系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是从这时开始，越来(lái)越多的研(yán)究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的(de)质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以解释这个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的(de)研究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的(de)微小(xiǎo)差异(yì)。另(lìng)外，天文(wén)学家(jiā)还发现(xiàn)了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但是科学(xué)家们使用最(zuì)先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的(de)恒星运动(dòng)是(shì)可(kě)以用正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那(nà)么又有(yǒu)人提(tí)出，也许该星系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的另一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没有任何(hé)星系存在(zài)。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类(lèi)对(duì)引(yǐn)力的理解还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的(de)，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的(磨刀不误砍柴工这句话是什么意思-简短介绍，磨刀不误砍柴工相似的句子de)尺度，引力之间(jiān)的相互作用(yòng)则是不同的(de)方式。对于在(zài)星系团之(zhī)间的(de)相互作用，科学家还引入了(le)外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万(wàn)光年的(de)规(guī)模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们需要(yào)对现在的物(wù)理(lǐ)定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让(ràng)很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还(há磨刀不误砍柴工这句话是什么意思-简短介绍，磨刀不误砍柴工相似的句子i)有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光(guāng)年(nián)的子弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们(men)大部分(fēn)的普通质量都(dōu)在星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气体的(de)相(xiāng)互作用就(jiù)会导致温度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分的(de)质量将位于(yú)所有这些气(qì)体所在的中间区域(yù)。那么(me)我们通过什么来验证(zhèng)它的(de)质量(liàng)区域(yù)到底是不是集中在中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们(men)可以明显(xiǎn)地看(kàn)到很多星系似(shì)乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的(de)形变。其(qí)实这些(xiē)星系(xì)本身并(bìng)不(bù)是(shì)真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这(zhè)样极遥远的天体(tǐ)和我们(men)地球上的观(guān)测者之(zhī)间。被(bèi)一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量(liàng)的东西(xī)的引(yǐn)力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透(tòu)镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发现它(tā)的大质(zhì)量区域并不是在中间(jiān)，而(ér)是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是当星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则(zé)直接(jiē)通过(guò)了这个区域，并(bìng)在两边(biān)形成了(le)引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗物质(zhì)存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了(le)。磨刀不误砍柴工这句话是什么意思-简短介绍，磨刀不误砍柴工相似的句子经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相(xiāng)同(tóng)性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色(sè)的部分表(biǎo)示温度(dù)较高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景(jǐng)背景分离(lí)后(hòu)的(de)二值图像进行连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的(de)增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅度(dù)会减小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动(dòng)所需要的(de)暗(àn)物(wù)质比例(lì)是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就(jiù)很好地解(jiě)释了很多不同的(de)观(guān)测结(jié)果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它(tā)们不参(cān)与任何(hé)其(qí)他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用。所以如果(guǒ)能(néng)够找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据(jù)。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子(zi)所需要的实(shí)验方(fāng)式(shì)也不(bù)相同。在过去的(de)几十(shí)年当中，人类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不(bù)见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会与常规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的实(shí)验，却没有(yǒu)任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除(chú)了一(yī)个地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球(qiú)上最(zuì)大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一(yī)个三层(céng)楼高(gāo)的(de)探测(cè)器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测(cè)到了某种信号。经过了20多(duō)年的(de)数(shù)据(jù)收集，人(rén)们发现了(le)一个有趣的事情。探(tàn)测率会(huì)在每年(nián)的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中(zhōng)每年(nián)都(dōu)是一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这可(kě)能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是(shì)为什么(me)暗(àn)物质会产生周期性的年(nián)度信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银(yín)河系(xì)进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与(yǔ)太阳的(de)方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗(àn)物质(zhì)流最快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的(de)平(píng)面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认(rèn)为这可以用(yòng)来(lái)解释(shì)，研究人员们所观测到的(de)周期性(xìng)信(xìn)号。当然也可能有其(qí)他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期(qī)信号的差(chà)异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游客的数量(liàng)也符合这个周期(qī)的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学(xué)家(jiā)们(men)又在南(nán)半球建立了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验室，这(zhè)里的(de)季节与之前的实(shí)验室(shì)正(zhèng)好相(xiāng)反(fǎn)，而(ér)在(zài)这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物质所存(cún)在的非常有力(lì)的证据了。但(dàn)是由于这个实验室(shì)刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所以截至目(mù)前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南(nán)希(xī)格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它(tā)的(de)宽视场仪(yí)器提(tí)供(gōng)的视(shì)野是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关(guān)键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只能拭(shì)目(mù)以待了。费米实验室粒子(zi)天体物(wù)理中心的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们极(jí)有可(kě)能(néng)拥有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命(mìng)的(de)诞生，或者说是生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实(shí)，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味着(zhe)人(rén)类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的(de)效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的(de)大前(qián)提是要先找到暗物(wù)质存在的(de)实际证(zhèng)据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的(de)动力！

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