宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在(zài)科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存(cún)在的证(zhèng)据，科学家们在过去(qù)的几十(shí)年当中进行(xíng)了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现(xiàn)任(rèn)何(hé)的有效证据。除(chú)了一个(gè)地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后的几百年(nián)来(lái)，当天(tiān)文学(xué)家(jiā)们发现某些天(tiān)体运(yùn)行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现都是应用万(wàn)有引力定律所(suǒ)取得(dé)重大天(tiān)文成就(jiù)的例(lì)子。但(dàn)是这(zhè)些发(fā)现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系(xì)团(tuán)的质量。这(zhè)是一(yī)个由(yóu)数千个星(xīng)系所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一(yī)般会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第(dì)一种(zhǒng)是(shì)获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利(lì)用光谱红移测(cè)量(liàng)星系团中的各个(gè)星系相对于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星(xīng)系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并不以可见光(guāng)的形式所存(cún)在，我们无(wú)法看到(dào)。最诡异的是，在(zài)测(cè)量速度(dù)的过程中，兹(zī)威基发现星系团中很多星系的速度(dù)比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系的质量所产生的(de)引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一(yī)种神秘(mì)的力(lì)量在起作用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

劲仔深海小鱼是什么鱼做的，劲仔小鱼是海鱼还是淡水鱼ype="jpeg" data-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据(jù)此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样部分不可(kě)见的暗质(zhì)，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝(jué)大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样(yàng)的一种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到(dào)40年(nián)之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个(gè)词(cí)才(cái)再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来(lái)说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系(xì)当(dāng)中如(rú)果(guǒ)没有(yǒu)足够(gòu)大的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这些(xiē)外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基(jī)于这(zhè)种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的(de)方法来解释暗(àn)物(wù)质(zhì)的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度(dù)。如果出现异常的(de)结果，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科(kē)学家(jiā)们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星系(xì)中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实(shí)际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么(me)产生(shēng)以上这种向心加速度的原因很可(kě)能就是存在着一(yī)种我(wǒ)们(men)看不到的物(wù)质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引力(lì)效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质(zhì)量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一(yī)项新(xīn)的研究(jiū)当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现速(sù)度上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外(wài)，天文学家还发现了一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却(què)只有(yǒu)银(yín)河系的(de)千(qiān)分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分(fēn)崩离析(xī)。但(dàn)是科学家(jiā)们(men)使用最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其进行(xíng)了40个小时的(de)详细测量之(zhī)后(hòu)，发现星系中的(de)恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常的物质和力(lì)学定律来解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近(jìn)的(de)另一个大(dà)星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造(zào)成这些现(xiàn)象的除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另一(yī)种可能(néng)就是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间(jiān)中的工作方式(shì)是不同的(de)，这(zhè)意(yì)味着在行星系尺劲仔深海小鱼是什么鱼做的，劲仔小鱼是海鱼还是淡水鱼度中的天(tiān)体会(huì)沿(yán)着它(tā)们的(de)轨道，按照我们所理解(jiě)的(de)方(fāng)式(shì)运动。但是上升到(dào)星(xīng)系和星(xīng)团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的(de)方式。对于在(zài)星系(xì)团之间的相互(hù)作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部(bù)场效应的(de)概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量(liàng)之间(jiān)会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认为暗(àn)物(wù)质假说(shuō)理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据(jù)是(shì)蒙德(dé)理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似(shì)这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量都(dōu)在星系的(de)气体当(dāng)中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互(hù)作用就会导致(zhì)温度(dù)的(de)急(jí)剧升高(gāo)，速度大幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位于所有这些(xiē)气体所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么来验证它(tā)的质(zhì)量区域到(dào)底是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可以(yǐ)明显地看到很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并不(bù)是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了(le)什么问题，而(ér)是这样极遥远的(de)天体(tǐ)和(hé)我们地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系(xì)的光(guāng)都发生了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹(dàn)星系(xì)团观测(cè)的时候，发(fā)现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法(fǎ)就是当星团发(fā)生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了(le)中间(jiān)，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形(xíng)成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研(yán)究(jiū)也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留(liú)下了各(gè)相同性的微波(bō)辐(fú)射。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但(dàn)实(shí)际上(shàng)它们(men)之(zhī)间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前(qián)景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗(àn)物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值(zhí)，我们(men)需要的暗物质大约是普通物(wù)质的(de)5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释(shì)星(xīng)系当中恒星(xīng)运(yùn)动所(suǒ)需要(yào)的暗物质比例是(shì)一致的(de)。这(zhè)就(jiù)意(yì)味着。

用了一个简单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引(yǐn)力(lì)来(lái)相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到(dào)底是什(shén)么(me)？科学家们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人(rén)类为了(le)寻找(zhǎo)这些(xiē)看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科(kē)学家(jiā)们(men)已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发(fā)现(xiàn)，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球(qiú)上(shàng)最大的地(dì)学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里(lǐ)的(de)科学家声称观测(cè)到(dào)了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年的数据(jù)收(shōu)集，人们(men)发现了一(yī)个有(yǒu)趣的(de)事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到(dào)最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学(xué)家认为(wèi)这可能是(shì)人(rén)类发现暗物质的第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期(qī)性的年(nián)度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗(àn)物(wù)质(zhì)存在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中，这(zhè)意味着(zhe)我(wǒ)们也(yě)在以这样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗(àn)物质(zhì)流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的(de)时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方(fāng)向是一(yī)致的，而另(lìng)外(wài)半年则与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太阳的(de)方向(xiàng)正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到(dào)了最慢值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用来解(jiě)释(shì)，研究人(rén)员们(men)所观测到的周期性(xìng)信号。当然(rán)也可能(néng)有其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客(kè)的数(shù)量也符合这(zhè)个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物(wù)质(zhì)流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所(suǒ)存(cún)在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(劲仔深海小鱼是什么鱼做的，劲仔小鱼是海鱼还是淡水鱼hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜其中一(yī)个关(guān)键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子天体物理中(zhōng)心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬(fēn)研(yán)究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗(àn)物质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一(yī)个重要因素。

如(rú)果这一理论得到进一步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的(de)暗物质会(huì)不会意味着人类并(bìng)不孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正在(zài)通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前(qián)提是(shì)要(yào)先找到暗物质存在的(de)实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

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