宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在(zài)的证据，科学家们在过去的(de)几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发(fā)现任何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天文学家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道(dào)出现异(yì)常，不(bù)符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时候(hòu)，他(tā)们就会(huì)知道，周围一(yī)定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就(jiù)通过(guò)天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是(shì)应(yīng)用万(wàn)有引力(lì)定律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的例子(zi)。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团的(de)尺(chǐ)度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星(xīng)系(xì)所组成的巨大星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质量一般(bān)会(huì)使用到两种方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度(dù)学的质量"，需(xū)要的数(shù)据是(shì)测量各个星系的(de)光度。

第二(èr)种是动力(lì)学质量的计算，是利(lì)用光(guāng)谱红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的各个星系相对(duì)于星(xīng)系团的运动速度(dù)。当测(cè)量结果出来(lái)之(zhī)后，兹威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不以可见光(guāng)的(de)形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速度的(de)过程中，兹(zī)威基发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的(de)速(sù)度比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星(xīng)系的(de)质量所产(chǎn)生(shēng)的引(yǐn)力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出星系(xì)团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力(lì)量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹(zī)维(wéi)基(jī)提(tí)出了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们(men)却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中(zhōng)心越远的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行速(sù)度就(jiù)会(huì)越慢。但是他们(men)观(guān)测的(de)结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这(zhè)些(xiē)外围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学(xué)家们会使用(yòng)一种相对(duì)标准的(de)方法(fǎ)来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是(shì)测量星(xīng)系当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的(de)旋(xuán)转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常的(de)结果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗物(wù)质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是(shì)科(kē)学家们(men)通过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了(le)距离星系中心更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳系也不例外(wài)，太(tài)阳系位于银河系的(de)第(dì)三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据(jù)万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系旋转，这个实际(jì)速度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很可(kě)能(néng)就(jiù)是存在着一种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是(shì)这些(xiē)暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来(lái)越多的研究人(rén)员开始相(xiāng)信暗物质的(de)存(cún)在。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道(dào)的速度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可以解(jiě)释(shì)这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项(xiàng)新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家(jiā)们发(fā)现(xiàn)，几(jǐ)乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文学家还(hái)发现了(le)一(yī)个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家(jiā)们使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒星(xīng)运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也许(xǔ)该(gāi)星(xīng)系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附近没有任何(hé)星系存在(zài)。造(zào)成这些现象(xiàng)的(de)除了暗(àn)物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还(hái)不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们(men)的轨道(dào)，按(àn)照我们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度(dù)，引力之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作(zuò)用则是不(bù)同的方式。对(duì)于在(zài)星系团之间(jiān)的相互作用，科(kē)学家还(hái)引入了外(wài)部场效应的概念，指的是在(zài)数百(bǎi)万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意(yì)味着我们需(xū)要对(duì)现在(zài)的物理定律(lǜ)进行修(xi外面黑里面粉会介意吗，为啥我对象外面黑的里面发红ū)正，这些发现也让很多人(rén)认为暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的(de)理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的(de)“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的(de)相互作用就会导(dǎo)致温度的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么(me)我们通(tōng)过什么来验证它的质量区域到底是(shì)不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地看到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大(dà)的形变。其(qí)实这些星系本(běn)身并(bìng)不(bù)是真的(de)被扭曲了(le)，也不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什(shén)么(me)问题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们地球(qiú)上的观(guān)测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量的东西的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力(lì)透镜效应(yīng)。这(zhè)个(gè)巨(jù)大的天体可(kě)能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现(xiàn)它的(de)大(dà)质量(liàng)区域并(bìng)不是(shì)在中间，而是在(zài)两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当星团发(fā)生全部(bù)的(de)碰撞时，可被(bèi)观测到(dào)的质(zhì)量气(qì)体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物(wù)质则直接通(tōng)过了这(zhè)个区域，并(bìng)在两边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究也(yě)被认为(wèi)是暗物质存在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

外面黑里面粉会介意吗，为啥我对象外面黑的里面发红ata-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/3b484d043bd3430.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

除此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老的(de)光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上留下了(le)各相同性的(de)微波辐射(shè)。其中红色(sè)的部分表示(shì)温度(dù)较高的(de)区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区(qū)域(yù)，但实际上它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们(men)通过(guò)对(duì)前景背景(jǐng)分离后的二(èr)值图像(xiàng)进行连通域(yù)提取(qǔ)和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没(méi)有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当(dāng)中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是一致的。这(zhè)就(jiù)意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何其他的(de)电磁(cí)作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到(dào)这种粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于找到(dào)了暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这些不同的(de)目(mù)标(biāo)粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当中(zhōng)，人外面黑里面粉会介意吗，为啥我对象外面黑的里面发红类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现(xiàn)，除(chú)了一个地方(fāng)，意(yì)大(dà)利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

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

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称观(guān)测到了某种信号(hào)。经过了20多年的(de)数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且(qiě)在20年当中每(měi)年都是(shì)一(yī)样(yàng)。一些科学家认为这可能(néng)是人(rén)类发现暗(àn)物质的第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为什(shén)么暗物(wù)质(zhì)会(huì)产生周期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗(àn)物质流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银(yín)河系(xì)的方向是一致的(de)，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达(dá)到完全(quán)一致，这是理论(lùn)上地球穿(chuān)越暗物(wù)质流最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际(jì)的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银河(hé)系的平(píng)面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解(jiě)释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他(tā)的情况，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信号(hào)的差异也(yě)可能是温(wēn)度、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至(zhì)连意(yì)大利(lì)游客(kè)的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南半(bàn)球建立(lì)了一(yī)个几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节与之(zhī)前的实验(yàn)室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的(de)运动(dòng)特征(zhēng)和(hé)第一个实(shí)验室是(shì)一样(yàng)的。

因此，如(rú)果在(zài)这(zhè)里可以得到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗(àn)物质所存在的非(fēi)常有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目前还无(wú)法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同(tóng)，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器提供的(de)视(shì)野是哈勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜其中一(yī)个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神(shén)秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是生命进(jìn)化的一个(gè)重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步(bù)的证实，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不(bù)会(huì)意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在(zài)通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大(dà)前(qián)提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物(wù)质到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新(xīn)的动(dòng)力(lì)！

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