宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存(cún)在(zài)的证据(jù)，科学家们在过去(qù)的几(jǐ)十年当中进行了超谬赞是什么意思啊 缪赞和谬赞的区别是什么过50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却(què)没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表了万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律，它(tā)揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来(lái)，当(dāng)天文学家们发现某(mǒu)些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的(de)时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未知的(de)天体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现了(le)海王(wáng)星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的(de)发现都是(shì)应用万有引力定律所取得重(zhòng)大(dà)天文成就的例(lì)子。但是这些(xiē)发(fā)现(xiàn)都是在恒星(xīng)系(xì)统(tǒng)的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量后(hòu)发星系团(tuán)的(de)质量。这是一个(gè)由数千(qiān)个星系所组成的(de)巨大星(xīng)系(xì)团，这些(xiē)星(xīng)系(xì)被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一(yī)般会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一(yī)种(zhǒng)是(shì)获得其"光度(dù)学的质量"，需(xū)要的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力(lì)学(xué)质(zhì)量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各(gè)个星系相对(duì)于星(xīng)系(xì)团的运动速(sù)度。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测(cè)量速度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的(de)质量(liàng)所(suǒ)产生的引力是无法(fǎ)将它们(men)束缚在星系(xì)团内(nèi)的，它们(men)早就应该(gāi)被抛出(chū)星系团之外了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提(tí)出了这(zhè)样(yàng)部分不可见的暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据(jù)着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当时的人们(men)对这(zhè)样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一(yī)次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在(zài)观测(cè)仙女座星系中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速(sù)度就会(huì)越慢。但是他们观测(cè)的结果(guǒ)却(què)让人(rén)感到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够大的质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会使用一(yī)种相对标准的(de)方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方(fāng)法就(jiù)是测量星系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋(xuán)转速(sù)度。如果(guǒ)出(chū)现异常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质的(de)力量进入(rù)其中(zhōng)。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳(yáng)系(xì)位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度(dù)应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在(zài)以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么(me)产生以上这(zhè)种向心加速度(dù)的原因很可能就(jiù)是(shì)存(cún)在着一种我们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了(le)一起。

也(yě)是从这时开始，越(yuè)来(lái)越多(duō)的(de)研究人员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中暗物质的(de)质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解释(shì)这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家(jiā)们发现，几乎没有引(yǐn)力(lì)效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速(sù)度(dù)上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星(xīng)系(xì)当中存在(zài)的恒星数量却(què)只有银河系的(de)千分之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在(zài)暗物(wù)质(zhì)，否则就(jiù)会分(fēn)崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时(shí)的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和(hé)力学定(dìng)律来(lái)解释(shì)的。那么又有人提(tí)出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物(wù)质的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还(hái)不(bù)够全面，引力很可(kě)能(néng)在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的(de)天体会(huì)沿着它们(men)的(de)轨道，按(àn)照我(wǒ)们(men)所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但(dàn)是上升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力之间的相互作(zuò)用(yòng)则是不(bù)同(tóng)的(de)方式。对于在(zài)星系团之间的相(xiāng)互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成立，这(zhè)意味着我(wǒ)们(men)需要对现在的物理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这些发现也让很多人(rén)认为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在(zài)的其(qí)他的(de)理论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这(zhè)样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团大部(bù)分的(de)质量(liàng)将位于所有这些气体所(suǒ)在的中间(jiān)区(qū)域。那么我们通过什么来验证它的质量区域(yù)到底是(shì)不是集(jí)中在中间(jiān)呢(ne)？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传(chuán)回了(le)宇宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可(kě)以(yǐ)明显(xiǎn)地看到(dào)很多(duō)星系(xì)似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样(yàng)极遥远的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的观测者之间。被(bèi)一(yī)个质量(liàng)超级巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个超大质量(liàng)的东西的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的时(shí)候，发现它的大质量(liàng)区域并不(bù)是在中(zhōng)间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的(de)解释方法就是(shì)当(dāng)星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡(k谬赞是什么意思啊 缪赞和谬赞的区别是什么ǎ)在了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边(biān)形成(chéng)了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是暗(àn)物质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可(kě)见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿(chuān)越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红色的(de)部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但实(shí)际(jì)上它们之(zhī)间的温差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前景背景分离后的二(èr)值图像进(jìn)行连通域(yù)提取(qǔ)和标(biāo)记之后(hòu)发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不(bù)应该是这(zhè)样(yàng)的，而随(suí)着暗物(wù)质的增(zēng)加，一(yī)些(xiē)峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才变得(dé)看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射(shè)的测量(liàng)值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释(shì)星系(xì)当中恒星运动所需要的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了(le)很(hěn)多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的(de)粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其他的电(diàn)磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据。这(zhè)种粒子到(dào)底是(shì)什么？科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)已(yǐ)经提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的(de)实验方(fāng)式也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进(jìn)行了(le)超(chāo)过50次的实验，却没有任何(hé)实质(zhì)性的发现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下(xià)1400米处的(de)地(dì)下矿井当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最(zuì)大的地学(xué)实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的(de)探测器，一直致力(lì)于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到(dào)了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年(nián)的数(shù)据(jù)收集，人们(men)发(fā)现了一(yī)个有趣(qù)的事(shì)情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当(dāng)中每(měi)年都(dōu)是(shì)一(yī)样。一些科学家认为这可能(néng)是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕着(zhe)银河系(xì)进行移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以这(zhè)样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗(àn)物质(zhì)流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕(rào)太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向(xiàng)与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的(de)，而另外半(bàn)年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向(xiàng)正好(hǎo)达(dá)到完全(quán)一致，这是(shì)理论上(shàng)地球穿越暗物质(zhì)流最快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最(zuì)慢(màn)值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观测(cè)到的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的情况，造成(chéng)这种年度周期信号(hào)的(de)差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至连意(yì)大利游(yóu)客的数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科(kē)学家们(men)又在(zài)南半球(qiú)建立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而(ér)在(zài)这里(lǐ)，地(dì)球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的(de)运动特征和第(dì)一个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可(kě)以成为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有力的证据了(le)。但是(shì)由于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈(hā)勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜(jìng)其(qí)中一个(gè)关键(jiàn)的(de)用途就(jiù)是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭(shì)目(mù)以待了(le)。费米实验室粒子(zi)天(tiān)体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或(huò)者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如(rú)果这一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意(yì)味(wèi)着人(rén)类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大前提是(shì)要先找到暗物质存在(zài)的实际证据。那么(me)小伙伴(bàn)们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底存(cún)不(bù)存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持是(shì)我更新的(de)动力！

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