宇宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会(huì)存在(zài)科学无法(fǎ)解释(shì)的(de)“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学(xué)家们在过去的(de)几十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没(méi)有发现任何的(de)有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体(tǐ)运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发(fā)现某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符合万(wàn)有引力定律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一(yī)定有(yǒu)未知的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王(wáng)星(xīng)运行轨(guǐ)道的(de)异常，推(tuī)算并(bìng)且(qiě)发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的(de)发现(xiàn)都(dōu)是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升到星(xīng)系或(huò)者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和(hé)测(cè)量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系(xì)所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星系被引力束(shù)缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团的(de)质量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以确定其(qí)质量(liàng)的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测量星系团中(zhōng)的(de)各个星(xīng)系(xì)相对于(yú)星系(xì)团的(de)运动(dòng)速度。当测(cè)量结果出来(lái)之后，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并(bìng)不以可见光(guāng)的形式所存在(zài)，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量(liàng)速度的(de)过程(chéng)中，兹威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系(xì)的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的(de)运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这(zhè)些可见星(xīng)系的质(zhì)量所产生的(de)引力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部(bù)分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发(fā)散(sàn)光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们(men)对这(zhè)样的一(yī)种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这(zhè)个词(cí)才(cái)再(zài)一(yī)次出现(xiàn)。天文(wén)学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒星(xīng)运动。理论(lùn)上(shàng)来说，距离中心越远的恒(héng)星(xīng)在(zài)其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人(rén)感到(dào)不可思议(yì)。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是(shì)根据(jù)牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系(xì)当中如(rú)果没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在(zài)，这种方法(fǎ)就是测(cè)量星系(xì)当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距离星系(xì)中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度(dù)。如果出(chū)现(xiàn)异(yì)常的(de)结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜(jìng)测量了(le)距离星系(xì)中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们(men)的(de)太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系位于银河(hé)系(xì)的(de)第三悬臂之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速(sù)度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度(dù)的原(yuán)因很可能就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集(jí)在了(le)一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的(de)研究(jiū)人员开始(shǐ)相(xiāng)信暗(àn)物质的(de)存在。科学家根(gēn)据(jù)星(xīng)系外(wài)恒(héng)星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的原(yuán)因。在(zài)一项新(xīn)的研究(jiū)当(dāng)中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的(de)微小差异(yì)。另民航三个敬畏是指什么 民航三个敬畏是什么时候提出的外(wài)，天(tiān)文学家还(hái)发现(xiàn)了(le)一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却(què)只有银河系的(de)千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星(xīng)系必须(xū)存(cún)在暗物质，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜对其(qí)进(jìn)行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细(xì)测(cè)量(liàng)之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运动是(shì)可以用正(zhèng)常的(de)物质和(hé)力学定律来(lái)解释的。那(nà)么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近(jìn)的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近(jìn)没有任(rèn)何星(xīng)系存(cún)在。造(zào)成(chéng)这(zhè)些现象的(de)除了暗物(wù)质的(de)假(jiǎ)说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面，引力很可能(néng)在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作(zuò)方式是不(bù)同的，这(zhè)意味(wèi)着在行星系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它(tā)们(men)的(de)轨道，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的(de)尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用则是(shì)不同的方式(shì)。对于(yú)在星系团之间的(de)相互(hù)作用，科学家还引入(rù)了外部场效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数百万光年的(de)规(guī)模上，巨大的质量之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的(de)效果，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们(men)需要对现在的物理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些(xiē)发(fā)现也让很多(duō)人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终结。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论(lùn)证(zhèng)据(jù)，这(zhè)些理论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大(dà)部分的普通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发(fā)生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气体的(de)相互作用就会(huì)导(dǎo)致温度(dù)的(de)急剧升高(gāo)，速度大(dà)幅降低(dī)。所(suǒ)以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系(xì)团大(dà)部分的(de)质量(liàng)将位(wèi)于(yú)所有这(zhè)些气体所(suǒ)在的中间区(qū)域(yù)。那么(me)我们通过什么来验证它的质量区域(yù)到底(dǐ)是不是(shì)集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系似(shì)乎被拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系(xì)团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星(xīng)团发生全(quán)部的碰撞时(shí)，可(kě)被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通过了(le)这个区域，并(bìng)在(zài)两边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团的引力透(tòu)镜研究也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光(guāng)终于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景(jǐng)上留下了(le)各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示(shì)温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷的(de)区域(yù)，但实际(jì)上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二值图像进行连通域提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射(shè)的测量(liàng)值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解(jiě)释星(xīng)系当中恒星运动所需要(yào)的暗物(wù)质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好地(dì)解释(shì)了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于(yú)找到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了(le)寻找这些(xiē)看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实(shí)质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观(guān)测到了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们(men)发现(xiàn)了一个有趣(qù)的(de)事情。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份达(dá)到(dào)峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到(dào)最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的第一个直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物(wù)质会产生(shēng)周期性的年(nián)度(dù)信号(hào)呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕(rào)着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗(àn)物质存在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着我们(men)也在以这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的(de)时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银河系的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另外(wài)半年则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的(de)时候(hòu)，地(dì)球与(yǔ)太阳的(de)方向正好达到完全一致(zhì)，这是(shì)理论上地(dì)球(qiú)穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响这(zhè)个理论(lùn)的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们所观(guān)测到的周期性信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号的差民航三个敬畏是指什么 民航三个敬畏是什么时候提出的异(yì)也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的(de)积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客(kè)的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在(zài)南半球建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的实(shí)验室(shì)，这(zhè)里的季节(jié)与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流的运动特征和第一(yī)个实(shí)验室是(shì)一(yī)样的(de)。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质(zhì)所存在的非常(cháng)有力的(de)证(zhèng)据了(le)。但(dàn)是由于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数(shù)据(jù)支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视(shì)野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个关键(jiàn)的用(yòng)途就是(shì)探索暗物质背后的奥(ào)秘(mì)，对(duì)于探测(cè)的(de)结果，我们(men)只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极(jí)有可(kě)能(néng)拥有(yǒu)另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命(mìng)进化的一(yī)个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得(dé)到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个(gè)角落的(de)行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这些推论的大前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的实际证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴们(民航三个敬畏是指什么 民航三个敬畏是什么时候提出的men)，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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