宇(yǔ)宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在(zài)科学(xué)无(wú)法(fǎ)解释(shì)的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年(nián)当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任(rèn)何的有效证据(jù)。除了一(yī)个(gè)地方，在(zài)1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万(wàn)有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年来(lái)，当天文(wén)学家们(men)发现某些天体运(yùn)行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算(suàn)并(bìng)且发现(xiàn)了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有(yǒu)引力(lì)定律所取(qǔ)得重大(dà)天文成就(jiù)的例(lì)子。但是这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系(xì)或者是(shì)星团(tuán)的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了(le)。

我花开后百花杀的寓意好吗，待到秋来九月八 我花开后百花杀的寓意"jpeg" data-w="1647" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/7e58e8fcd62ac7f.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星系团的质(zhì)量。这是(shì)一个由数(shù)千个星(xīng)系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系(xì)被引力束(shù)缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种是获(huò)得其(qí)"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相(xiāng)对于星系(xì)团(tuán)的(de)运动(dòng)速度。当测量结果出(chū)来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或者说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可(kě)见光的形式所(suǒ)存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系(xì)团中很多星系的速度比理论上要快得(dé)多(duō)，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿的运动学定律，仅靠(kào)这些(xiē)可见(jiàn)星(xīng)系的(de)质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作(zuò)用，这种力(lì)量来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了(le)这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是它们却占(zhàn)据(jù)着(zhe)宇宙中绝(jué)大(dà)部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时(shí)的人们(men)对这(zhè)样的(de)一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再一次(cì)出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特(tè)在(zài)观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论上来说，距离(lí)中心(xīn)越(yuè)远的(de)恒(héng)星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越慢。但(dàn)是(shì)他(tā)们观测的结(jié)果却(què)让人感到不可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不(bù)变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对标准的(de)方法(fǎ)来解释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离星系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出(chū)现异(yì)常的(de)结果，就(jiù)认为是(shì)由暗(àn)物质的(de)力量进入其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过射电(diàn)望远镜测量了(le)距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的(de)旋转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系(xì)位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进(jìn)行计算，太(tài)阳系的(de)运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个(gè)实(shí)际速(sù)度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向心(xīn)加(jiā)速度的(de)原(yuán)因很(hěn)可(kě)能(néng)就是存在着一(yī)种我(wǒ)们看(kàn)不到的(de)物质，是(shì)这(zhè)些暗物(wù)质的引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚(jù)集在(zài)了一起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的(de)速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗物(wù)质的质(zhì)量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可以解释这个现象(xiàng)的(de)原(yuán)因(yīn)。在(zài)一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分之(zhī)一(yī)。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须(xū)存在暗物(wù)质，否则就会(huì)分(fēn)崩离析。但是科(kē)学家们(men)使(shǐ)用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运动是(shì)可以用(yòng)正常的(de)物质和力(lì)学定律来解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的是，它的附(fù)近没有任何(hé)星系存(cún)在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说(shuō)之(zhī)外(wài)，另(lìng)一(yī)种可能就是人类对(duì)引力(lì)的理解还不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺度空间中的工作方式是(shì)不(bù)同的，这意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我(wǒ)们(men)所理解的(de)方(fāng)式运动。但是上(shàng)升(shēng)到(dào)星系和星团(tuán)的(de)尺(chǐ)度(dù)，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方(fāng)式(shì)。对(duì)于(yú)在星(xīng)系团之间的相互作用(yòng)，科学(xué)家还引入了外部场(chǎng)效应的概(gài)念，指的是在数(shù)百万光年(nián)的规(guī)模上(shàng)，巨(jù)大(dà)的质量之(zhī)间(jiān)会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我(wǒ)们(men)需要对现在的物理定(dìng)律进(jìn)行修正，这些发现(xiàn)也(yě)让(ràng)很多人认(rèn)为暗物(wù)质(zhì)假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这(zhè)些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星(xīng)系团(tuán)所组成(chéng)，类似这样的(de)星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们通(tōng)过(guò)什么来验证它(tā)的质量区域(yù)到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩的高清(qīng)照片，在(zài)照片中我们可(kě)以明显地(dì)看到很(hěn)多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形(xíng)变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们(men)地球上(shàng)的观(guān)测者之(zhī)间。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超(chāo)大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域(yù)并不是(shì)在中间，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方法就是当(dāng)星(xīng)团发生(shēng)全(quán)部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到(dào)的质量气体被(bèi)卡在了(le)中间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了这(zhè)个(gè)区域，并在两(liǎng)边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团的引力透镜研究也被(bèi)认为是(shì)暗物质(zhì)存(cún)在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可(kě)以畅(chàng)通(tōng)无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景上留(liú)下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较(jiào)冷(lěng)的区域(yù)，但实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背景分离后(hòu)的二(èr)值图像进行连通域提取和标记(jì)之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我花开后百花杀的寓意好吗，待到秋来九月八 我花开后百花杀的寓意我们需要的(de)暗物(wù)质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星(xīng)系当中恒(héng)星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用了一个(gè)简单(dān)的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他(tā)的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来(lái)相互(hù)作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在(zài)的实(shí)际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的(de)假想目标，而(ér)要寻找这(zhè)些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需(xū)要的实验方式也不相(xiāng)同。在(zài)过(guò)去(qù)的(de)几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不会(huì)与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超(chāo)过(guò)50次的实验，却(què)没有(yǒu)任何实质性(xìng)的发现，除(chú)了一(yī)个地方(fāng)，意大(dà)利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地(dì)球上最大的(de)地学(xué)实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年的数(shù)据(jù)收(shōu)集(jí)，人们(men)发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到(dào)最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学(xué)家(jiā)认为这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗物质的(de)第一个(gè)直接证据。

但(dàn)是(shì)为什么(me)暗物(wù)质会(huì)产生(shēng)周期性的年度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正在以220公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行(xíng)移(yí)动(dòng)，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程(chéng)中(zhōng)会产(chǎn)生(shēng)相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系(xì)的方向是一(yī)致的，而另(lìng)外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好(hǎo)达到(dào)完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上地球穿越(yuè)暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对银(yín)河系的(de)平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因此科(kē)学家认为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能(néng)有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连意大利游客的(de)数量(liàng)也符合(hé)这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实(shí)验室，这里的季(jì)节(jié)与之前(qián)的实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的运(yùn)动特(tè)征和第(dì)一个实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可以得到(dào)相同(tóng)的信(xìn)号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有(yǒu)力的证(zhèng)据了(le)。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法(fǎ)提供相应的数据(jù)支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的(de)视野是(shì)哈勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希(xī)格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中一个关键的(de)用途(tú)就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待(dài)了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯(sī)特芬研(yán)究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物(wù)质效(xiào)应，会支持(chí)宇宙当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的(de)暗(àn)物质会(huì)不(bù)会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过(guò)这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大前提是(shì)要先找到(dào)暗(àn)物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉(jué)得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新(xīn)的动力！

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