宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什(shén)么？人类为了(le)寻找暗物质(zhì)存(cún)在的证据，科(kē)学家们在过去(qù)的几十年(nián)当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的(de)几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合(hé)万有(yǒu)引力定(dìng)律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过引力在(zài)摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通过(guò)天王星运行(xíng)轨道的异(yì)常，推算并(bìng)且发现了海王星(xīng)的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万有(yǒu)引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成(chéng)就的(de)例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是在(zài)恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到(dào)星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗里茨兹(zī)威(wēi)基正(zhèng)在研(yán)究(jiū)和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一(yī)个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会(huì)使用到两种方(fāng)法(fǎ)，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要(yào)的(de)数据是测量(liàng)各(gè)个(gè)星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量(liàng)的(de)计算，是利(lì)用光谱红(hóng)移测量(liàng)星系(xì)团中的(de)各个星系相对于星系团的运动速(sù张都监是什么级别的官，水浒官职品级一览表)度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发(fā)座(zuò)星系团(tuán)有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见光的(de)形式(shì)所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在(zài)测量速度的过程中，兹(zī)威基发(fā)现(xiàn)星系(xì)团(tuán)中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质量所产生的引力是无(wú)法(fǎ)将它们束缚在星(xīng)系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了(le)这样(yàng)部分不可见的(de)暗质，它不发(fā)散(sàn)光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝(jué)大部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心(xīn)越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨道上的运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但是(shì)他们观测的结果却让人感到不(bù)可(kě)思议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的(de)增加，恒星的(de)旋(xuán)转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系(xì)当(dāng)中如果没(méi)有足够大(dà)的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学家们会使用一(yī)种相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方(fāng)法就是(shì)测(cè)量星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离(lí)，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为(wèi)是(shì)由暗物质(zhì)的力量(liàng)进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过(guò)射电(diàn)望远镜(jìng)测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它(tā)们的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系(xì)旋转，这个实(shí)际速(sù)度远远大于理论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原(yuán)因(yīn)很可(kě)能(néng)就是存在(zài)着一种我们(men)看不到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科(kē)学(xué)家(jiā)根据星(xīng)系外恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星系当中暗(àn)物(wù)质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释(shì)这(zhè)个现象的原因。在一(yī)项新(xīn)的(de)研究当(dāng)中，科学家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引(yǐn)力(lì)效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上(shàng)的微小差异(yì)。另外，天(tiān)文学(xué)家(jiā)还发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存(cún)在的(de)恒(héng)星数(shù)量却只有(yǒu)银河系(xì)的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学(xué)家(jiā)们使用(yòng)最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个(gè)小(xiǎo)时的(de)详细测量(liàng)之后，发(fā)现(xiàn)星系中的(de)恒星运动是可以(yǐ)用正常(cháng)的(de)物质和力学定律来解释的。那(nà)么又(yòu)有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗(àn)物(wù)质，已经(jīng)被附近的(de)另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有任(rèn)何星系(xì)存在。造成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗物质的假说(shuō)之外(wài)，另一种可(kě)能就是人类对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的(de)工作方式是不同的，这意味着在(zài)行(xíng)星(xīng)系尺度(dù)中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式(shì)运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相(xiāng)互作(zuò)用则是不同的方式。对(duì)于(yú)在星系团之间(jiān)的相互(hù)作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应(yīng)的概念(niàn)，指的是在数百万光(guāng)年的规模上(shàng)，巨大的(de)质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要(yào)对(duì)现在(zài)的(de)物理定律进(jìn)行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很多人(rén)认为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关(guān)于暗物质(zhì)存在(zài)的其他(tā)的理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德(dé)理论所没法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系(xì)团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质量(liàng)都(dōu)在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际(jì)气体(tǐ)的相互作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系(xì)团大(dà)部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么(me)我们通过什(shén)么(me)来验证它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以明显地(dì)看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这(zhè)些星系(xì)本身并不(bù)是真的(de)被扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测(cè)者(zhě)之间。被(bèi)一(yī)个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的(de)东西的引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可(kě)能(néng)是超大质量的黑洞或者是(shì)暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系(xì)团观测(cè)的(de)时(shí)候(hòu)，发现(xiàn)它(tā)的(de)大质(zhì)量区域并不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接(jiē)通过了这(zhè)个(gè)区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研究(jiū)也(yě)被认(rèn)为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了(le)130多亿年之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射(shè)。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对(duì)较(jiào)冷(lěng)的区(qū)域(yù)，但实际上它们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背景分离后的二(èr)值(zhí)图(tú)像进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通(tōng)物质(zhì)的5倍。这个数字(zì)与解释星(xīng)系当中恒星运动所(suǒ)需要(yào)的(de)暗物质比例(lì)是一致的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了(le)一个简单的理论(lùn)框(kuāng)架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存(cún)在着某种类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与任何其他的(de)电磁作用(yòng)，只通过(guò)引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了(le)数十种(zhǒng)的(de)假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常规物(wù)质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已(yǐ)经进(jìn)行了超过50次的实(shí)验，却没(méi)有(yǒu)任何(hé)实质性(xìng)的发现，除了一(yī)个地方，意大利(lì)的(de)格(gé)兰(lán)萨索(suǒ)山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地学实(shí)验室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的周期性震荡。

张都监是什么级别的官，水浒官职品级一览表ta-w="1234" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/82fd8b93a96870b.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声(shēng)称观测到了(le)某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了(le)一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会在每(měi)年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最低(dī)，而且(qiě)在20年当中每年都(dōu)是(shì)一(yī)样。一些科(kē)学家认为这(zhè)可能(néng)是人类发现暗物质的(de)第一个直(zhí)接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗(àn)物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年度(dù)信号(hào)呢(ne)？刚(gāng)才我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系(xì)进行移动，那么(me)如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样(yàng)的速(sù)度(dù)在穿越着(zhe)暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的方向是(shì)一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达到完全一(yī)致，这是(shì)理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的时段。而(ér)在11月份，又恰(qià)好达到(dào)了最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的(de)情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测(cè)到的(de)周期(qī)性(xìng)信号。当然(rán)也可(kě)能有其他的(de)情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期(qī)信号的差异也可能是(shì)温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意大利游客(kè)的数(shù)量(liàng)也符(fú)合这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科(kē)学家们又在南(nán)半球建立了(le)一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节(jié)与(yǔ)之前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗(àn)物质流(liú)的(de)运(yùn)动(dòng)特征和第一个实验室是一样的(de)。

因此(cǐ)，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的(de)用途(tú)就是探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待了(le)。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子(zi)天体物理中心的(de)科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质存在，它们(men)极(jí)有可能拥(yōng)有另一(yī)种神秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物质效应(yīng)，会支(zhī)持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的(de)一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得(dé)到进一(yī)步的证(zhèng)实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的(de)效应创造(zào)生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物质存(cún)在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力！

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