宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是(shì)什(shén)么(me)？人类为了寻(xún)找暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去(qù)的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却(què)没有(yǒu)发(fā)现(xiàn)任(rèn)何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表了(le)万有引力定(dìng)律，它揭示了(le)宇(yǔ)宙中天体运动的规(guī)律。往后的几百年(nián)来，当(dāng)天文学家们发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨道(dào)出现异常，不(bù)符(fú)合万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引力定律所取得(dé)重大天文成就的例子(zi)。但是这些(xiē)发现都是在恒星系(xì)统的尺度(dù)当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升到星系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基(jī)正(zhèng)在研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是(shì)一个(gè)由数千个(gè)星(xīng)系所组成的(de)巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量一般(bān)会(huì)使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方(fāng)法结(jié)果一致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数(shù)据是测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力学(xué)质量的(de)计算，是利(lì)用(yòng)光(guāng)谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中的各个星系相(xiāng)对(duì)于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵(měng)了，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可(kě)见(jiàn)光的形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团(tuán)中很多星系的速度比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系(xì)团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在(zài)起作用，这种力(lì)量(liàng)来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)绝(jué)大部分的(de)质量。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再(zài)一次出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特(tè)福(fú)特在观测仙女座星系中的(de)恒(héng)星运动。理论上(shàng)来(lái)说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行速度就会越(yuè)慢(màn)。但是他(tā)们观测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几(jǐ)乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如(rú)果没有足够(gòu)大的质(zhì)量来吸(xī)引它们(men)，这些外围的恒星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科(kē)学家们(men)会使(shǐ)用(yòng)一种(zhǒng)相对(duì)标准的方法来(lái)解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜(jìng)测量了距(jù)离(lí)星系中心(xīn)更(gèng)远距离的氢(qīng)元素，发现它们的(de)旋转速度并不(bù)符(fú)合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之上(shàng)，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千米/秒的(de)速度(dù)围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实际速度(dù)远远大于理论(lùn)速度，那(nà)么产生以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就是存在着(zhe)一(yī)种(zhǒng)我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在(zài)。科(kē)学(xué)家根据星系(xì)外(wài)恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度(dù)，估算(suàn)在(zài)星系当中暗物(wù)质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，新联会是事业编制吗 加入新联会很厉害吗暗(àn)物质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们(men)发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上(shàng)的微(wēi)小差异。另(lìng)外(wài)，天文学家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但(dàn)是(shì)星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之(zhī)一(yī)。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是(shì)科学家们使用(yòng)最(zuì)先进的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜对(duì)其进行(xíng)了40个小时(shí)的详细(xì)测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律(lǜ)来解释的(de)。那么(me)又(yòu)有人(rén)提出，也(yě)许该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力(lì)的理解还(hái)不够全(quán)面，引力很可能(néng)在不(bù)同尺度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我们所理解(jiě)的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生(shēng)对彼此特殊的效(xiào新联会是事业编制吗 加入新联会很厉害吗)果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)我们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于暗物质存在(zài)的其他的理论证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所(suǒ)没法(fǎ)解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们大部分的(de)普通(tōng)质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用(yòng)就会导(dǎo)致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质(zhì)量将位于所有这些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那么我们通(tōng)过什么(me)来验证(zhèng)它(tā)的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传(chuán)回(huí)了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的(de)高清照片(piàn)，在照片(piàn)中我们可以明(míng)显地看(kàn)到(dào)很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变。其实这些星(xīng)系(xì)本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体和(hé)我们(men)地球(qiú)上(shàng)的观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这(zhè)个(gè)超大质量(liàng)的东西的(de)引(yǐn)力，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜(jìng)效应。这个巨(jù)大的天(tiān)体可能(néng)是(shì)超大质量的(de)黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们(men)对子(zi)弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区(qū)域并不(bù)是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星团发(fā)生(shēng)全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过(guò)了(le)这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存(cún)在的迄今为止最(zuì)好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后(hòu)，这些光(guāng)在(zài)宇宙空(kōng)间(jiān)背(bèi)景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之一。

科学家(jiā)们(men)通(tōng)过对前(qián)景背景分离后的(de)二值图像进行连通(tōng)域提取和标记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图(tú)形看起来不应(yīng)该(gāi)是这样(yàng)的，而随着暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解释了(le)很(hěn)多不(bù)同的(de)观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来相互(hù)作用。所以(yǐ)如(rú)果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗物质(zhì)存在的(de)实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么？科学(xué)家们已经(jīng)提出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标(biāo)，而要寻找这(zhè)些不(bù)同的目(mù)标粒子所需要的实验方(fāng)式也(yě)不相同(tóng)。在过(guò)去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们(men)已经(jīng)进行了(le)超过(guò)50次的实验，却(què)没有任何实(shí)质性(xìng)的(de)发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球(qiú)上最大(dà)的(de)地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层(céng)楼高(gāo)的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到了(le)某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们(men)发现了一个(gè)有趣的(de)事情(qíng)。探测率会在每(měi)年(nián)的6月(yuè)份达(dá)到(dào)峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年(nián)度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)着银河系进行移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中，这意味着我们(men)也在(zài)以(yǐ)这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年的时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年(nián)则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在(zài)实(shí)际的情况中，太(tài)阳(yáng)系(xì)相对银(yín)河(hé)系的(de)平面呈新联会是事业编制吗 加入新联会很厉害吗(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用(yòng)来解释(shì)，研(yán)究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当然(rán)也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信(xìn)号的差异也可(kě)能(néng)是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的(de)水分、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游客的数量也符合(hé)这个(gè)周期(qī)的规律。

所以，科(kē)学家们(men)又在南(nán)半球(qiú)建(jiàn)立了一个几乎相同的实(shí)验室(shì)，这里的季节与(yǔ)之前的实验室(shì)正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流(liú)的(de)运(yùn)动(dòng)特征和(hé)第(dì)一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里(lǐ)可(kě)以得到相同的(de)信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质所存在(zài)的非常有力的证据(jù)了。但(dàn)是由于这个(gè)实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截(jié)至(zhì)目(mù)前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空(kōng)望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提供(gōng)的(de)视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后(hòu)的(de)奥秘，对(duì)于探测的(de)结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心(xīn)的科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这(zhè)些推论的(de)大前提是要先找(zhǎo)到(dào)暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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