宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无(wú)法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟(jìng)是(shì)什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们在(zài)过去的(de)几十(shí)年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期实验，但是(shì)却没有发(fā)现(xiàn)任何(hé)的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自(zì)然(rán)哲学数学原理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规(guī)律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们发现某些天体运(yùn)行轨道出现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的天体通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发(fā)现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律所取得重大天文成(chéng)就(jiù)的例子。但(dàn)是(shì)这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我们上升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

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ata-ratio="0.5500910746812386" data-type="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，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一(yī)个由(yóu)数(shù)千(qiān)个(gè)星系(xì)所组成的(de)巨大(dà)星(xīng)系团，这些星系被(bèi)引力束缚(fù)在一起。测(cè)量星系(xì)团的质(zhì)量一般(bān)会使用(yòng)到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确定(dìng)其质量的范围(wéi)。

第一种是获(huò)得(dé)其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是(shì)利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系(xì)团的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度(dù)学质(zhì)量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形(xíng)式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异(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yì)的是，在测量速度的过(guò)程(chéng)中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星(xīng)系(xì)的速度比理论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产(chǎn)生的引力是(shì)无(wú)法(fǎ)将它(tā)们束缚在星(xīng)系团内的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除(chú)非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部(bù)分不可见(jiàn)的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是它们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分(fēn)的质量(liàng)。只(zhǐ)是当(dāng)时的(de)人们对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一(yī)顾(gù)。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速(sù)度(dù)几(jǐ)乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如果没有足(zú)够大(dà)的质量来(lái)吸引它们，这(zhè)些外围的恒(héng)星早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中心的距(jù)离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现异常(cháng)的(de)结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗(àn)物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科(kē)学家们通(tōng)过射(shè)电(diàn)望(wàng)远镜测量了(le)距离星系中心更(gèng)远距离(lí)的氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度并不(bù)符(fú)合牛顿(dùn)的力(lì)学定(dìng)律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂(bì)之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳(yáng)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(wéi)绕(rào)银河(hé)系旋转，这(zhè)个实际速度(dù)远远大于理论速(sù)度，那么(me)产生以上这种向(xiàng)心加速度的(de)原因很可能(néng)就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效应(yīng)将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也是从(cóng)这(zhè)时(shí)开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存在。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质(zhì)的(de)质(zhì)量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在(zài)一项新的研究当中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的(de)遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也(yě)会出(chū)现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还发现了一(yī)个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的(de)恒星数量却(què)只有银河系(xì)的千分之一(yī)。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星(xīng)系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则(zé)就会分崩离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细(xì)测(cè)量之(zhī)后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星运动(dòng)是可以用(yòng)正常的(de)物质和力学定律来解释的。那么(me)又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造(zào)成(chéng)这些现象(xiàng)的(de)除了暗物质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解还(hái)不够(gòu)全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的(de)工作(zuò)方式是不(bù)同的(de)，这意味(wèi)着在(zài)行星(xīng)系尺(chǐ)度中的(de)天体会沿着(zhe)它(tā)们(men)的轨道(dào)，按照我们所理解的(de)方式运动(dòng)。但(dàn)是上(shàng)升到星系和星团的尺(chǐ)度，引力(lì)之间(jiān)的相互作用(yòng)则是不同的方式(shì)。对(duì)于(yú)在星系(xì)团之间的相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需(xū)要(yào)对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也(yě)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(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存在的(de)其他(tā)的(de)理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论(lùn)所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大(dà)部分的普通质量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那(nà)么我们(men)通过什么来验(yàn)证它的质量区域(yù)到底是不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们(men)可以明显地看到很多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸产生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这些星系本(běn)身并不是真的(de)被扭曲了(le)，也(yě)不(bù)是韦伯望远镜出(chū)了什么(me)问题，而(ér)是这样极(jí)遥远的天体和(hé)我们地球上(shàng)的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量(liàng)的(de)东(dōng)西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜(jìng)效应(yīng)。这(zhè)个巨大(dà)的(de)天体可(kě)能是超(chāo)大质量的(de)黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人(rén)们对子(zi)弹星系(xì)团(tuán)观测的时(shí)候，发现(xiàn)它(tā)的(de)大(dà)质(zhì)量区域并不(bù)是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧(cè)。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质则(zé)直(zhí)接通过了这个区(qū)域，并在(zài)两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的(de)引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为止最好的(de)理(lǐ)论(lùn)证据。

除此(cǐ)之(zhī)外(wài)，还有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的(de)二值图(tú)像(xiàng)进(jìn)行连通域提取和标(biāo)记之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物(wù)质(zhì)，图(tú)形看起(qǐ)来不(bù)应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度(dù)会减小(xiǎo)，才(cái)变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波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背景(jǐng)辐(fú)射的测量(liàng)值，我(wǒ)们(men)需要的暗物质(zhì)大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当(dāng)中恒(héng)星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电(diàn)磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力(lì)来(lái)相互作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了(le)数十(shí)种的假想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不(bù)同的目(mù)标粒子所需要(yào)的(de)实验方式也(yě)不(bù)相同。在(zài)过去的几十(shí)年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了(le)超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任(rèn)何实质性的发(fā)现，除(chú)了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的探测器，一(yī)直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月(yuè)降到(dào)最(zuì)低(dī)，而(ér)且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人(rén)类(lèi)发现暗物质的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会产生周期性的年(nián)度信(xìn)号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当(dāng)中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以这样(yàng)的速(sù)度(dù)在穿(chuān)越(yuè)着暗物质流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生(shēng)相(xiāng)应(yīng)的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳的(de)方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测到(dào)的(de)周期性信号(hào)。当(dāng)然也(yě)可(kě)能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也(yě)符合这个周期(qī)的(de)规(guī)律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在南(nán)半(bàn)球(qiú)建立(lì)了一(yī)个(gè)几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物质流的运(yùn)动特征和(hé)第一个实验室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相(xiāng)同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物质所存在(zài)的非常有(yǒu)力的证(zhèng)据了(le)。但(dàn)是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前(qián)还无(wú)法提供(gōng)相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一(yī)台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的(de)宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的(de)用(yòng)途就是探(tàn)索暗物(wù)质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了(le)。费米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研(yán)究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者说是(shì)生命进(jìn)化的一个重(zhòng)要(yào)因素。

如(rú)果这一(yī)理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意(yì)味着人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样的(de)效应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推论(lùn)的(de)大前提(tí)是要先找到暗物(wù)质存在(zài)的实际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉(jué)得(dé)暗物(wù)质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的(de)支持(chí)是我更新的动力！

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