宇宙是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会存在(zài)科学(xué)无(wú)法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人(rén)类为了(le)寻(xún)找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科学(xué)家们(men)在过(guò)去的几十年当(dāng)中进行(xíng)了超过50次(cì)的长期实验，但是却没(méi)有发现任何的(de)有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数(shù)学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的(de)规律。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合万有引力(lì)定律的(de)时候(hòu)，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动(dòng)它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并且发现了海(hǎi)王(wáng)星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引力定律所取得(dé)重大(dà)天文(wén)成就的例(lì)子(zi)。但是这些发(fā)现(xiàn)都是在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可(kě)当我们上升(shēng)到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星系团的(de)质量(liàng)。这是一(yī)个(gè)由数(shù)千个星系所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力(lì)束缚在(zài)一起。测量星系团的质量一(yī)般会(huì)使用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果(guǒ)一致，就(jiù)可(kě)以确定其质量的(de)范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需(xū)要(yào)的数据(jù)是测量各个(gè)星系(xì)的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是(shì)动力(lì)学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量(liàng)结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量(liàng)并不以可见光的(de)形式所存在，我们无(wú)法看(kàn)到(dào)。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星系(xì)团中很(hěn)多星系的(de)速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星(xīng)系的质量(liàng)所(suǒ)产(chǎn)生的引力是(shì)无法将它们束(shù)缚在(zài)星系团内(nèi)的，它们早就(jiù)应该被抛出星(xīng)系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对这(zhè)样的一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观(guān)测的结果却(què)让人感到不可思议(yì)。

随(suí)着(zhe)与中心距离的(de)增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的质量(liàng)来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的(de)方法(fǎ)来解释暗物质(zhì)的存(cún)在(zài)，这种方法就是(shì)测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结(jié)果，就认为(wèi)是(shì)由暗(àn)物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜测(cè)量了距(jù)离星系中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符(fú)合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万(wàn)有引力定律进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运(yùn)行(xíng)速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速(sù)度(dù)远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度，那么(me)产生(shēng)以(yǐ)上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是存在(zài)着一(yī)种(zhǒng)我们看不(bù)到的(de)物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应(yīng)将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研(yán)究人(rén)员开始相(xiāng)信暗物质的存在(zài)。科学家(jiā)根(gēn)据(jù)星(xīng)系外恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算在星(xīng)系当(dāng)中暗物(wù)质的(de)质量占整个星(xīng)系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一(yī)可以解释这个现象的(de)原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间(jiān)，也(yě)会出现(xiàn)速度(dù)上的微小差异。另外，天(tiān)文学家(jiā)还发现了一个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分之一。

历久弥新 什么意思，历久弥新后面一句是什么-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(suǒ)以在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗物质，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家们使用(yòng)最(zuì)先(xiān)进(jìn)的(de)望远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时(shí)的(de)详细测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和(hé)力学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的另一个大星系(xì)剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没(méi)有任何(hé)星(xīng)系(xì)存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另一(yī)种可能(néng)就(jiù)是(shì)人类(lèi)对引力(lì)的(de)理解(jiě)还不够(gòu)全(quán)面(miàn)，引力很可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的(de)方(fāng)式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引(yǐn)力(lì)之间的(de)相互作(zuò)用(yòng)则是不同的方(fāng)式(shì)。对(duì)于在(zài)星系团(tuán)之间(jiān)的(de)相互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效(xiào)果(guǒ)，这(zhè)个理(lǐ)论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们(men)需要对(duì)现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认为暗物(wù)质(zhì)假说理论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在(zài)的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年(nián)的子弹星系(xì)团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是(shì)集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在(zài)照(zhào)片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看(kàn)到很(hěn)多星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们地(dì)球(qiú)上(shàng)的观测(cè)者之间。被一(yī)个质(zhì)量(liàng)超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西的引力(lì)，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系的(de)光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可能(néng)是超大质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的(de)时(shí)候，发(fā)现它的大质量区(qū)域(yù)并(bìng)不是在中(zhōng)间(jiān)，而(ér)是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的(de)解释方法就(jiù)是当星(xīng)团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时，可被(bèi)观测到(dào)的(de)质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质则直(zhí)接通(tōng)过(guò)了这个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力(lì)透镜研究(jiū)也被(bèi)认为是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的(de)光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于(yú)可(kě)以畅(chàng)通无(wú)阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留(liú)下(xià)了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的(de)部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际上它们之间的温(wēn)差只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对(duì)前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进行连通(tōng)域提取和标记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中没有暗(àn)物(wù)质，图形看(kàn)起(qǐ)来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物(wù)质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数(shù)字与解释星系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致(zhì)的(de)。这就(jiù)意味着。

用了(le)一个简单的(de)理论(lùn)框架，就很好地解释(shì)了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他的(de)电磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相当(dāng)于找到了(le)暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出(chū)了数十(shí)种的(de)假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要(yào)的(de)实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去(qù)的几十年当中，人类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不(bù)会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互作用的(de)“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们(men)已经(jīng)进行了超过50次的实验，却(què)没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大的地(dì)学(xué)实验室，这个实(shí)验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们(men)发现了(le)一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学(xué)家认为这(zhè)可(kě)能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚才(cái)我们讲了(le)太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意(yì)味着(zhe)我们也在(zài)以这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银(yín)河系(xì)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(de)时(shí)候，地(dì)球(qiú)与太阳的(de)方(fāng)向正(zhèng)好达到(dào)完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳(yáng)系(xì)相对(duì)银河系的(de)平面(miàn)呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但(dàn)是这并不(bù)影响这个理论的(de)有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的(de)数量也符(fú)合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们(men)又(yòu)在南(nán)半球建(jiàn)立了(le)一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物(wù)质所存在的非常有力的(de)证据了(le)。但(dàn)是由于(yú)这(zhè)个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前(qián)还无(wú)法提供相应的数(shù)据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台(tái)新的望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望(wàng)远镜相(xiāng)同(tóng)，但(dàn)它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一(yī)个关键的用(yòng)途就是探索暗物(wù)质背(bèi)后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们(men)只能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理中心的科(kē)学家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的一个重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不会(huì)意味(wèi)着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造(zào)生命(m历久弥新 什么意思，历久弥新后面一句是什么ìng)。当然，这些推论的大前(qián)提是(shì)要(yào)先找到暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支(zhī)持是(shì)我(wǒ)更(gèng)新的动力(lì)！

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