宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们在过(guò)去的几十(shí)年当中进行了超(chāo)过50次的(de)长期实(shí)验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何(hé)的(de)有效证据(jù)。除了一个(gè)地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲(zhé)学数学原理一书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百(bǎi)年(nián)来，当天文(wén)学家们发(fā)现某些(xiē)天体(tǐ)运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不(bù)符合万(wàn)有引力定律的(de)时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的(de)天体通(tōng)过引力在摄(shè)动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是(shì)应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取(qǔ)得重大天文(wén)成(chéng)就的例子。但是这些发现(xiàn)都是(shì)在恒星系统(tǒng)的(de)尺度当中，可(kě)当我们(men)上(shàng)升到星系(xì)或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威基正在(zài)研究和测(cè)量后发星系团的质量(liàng)。这是(shì)一(yī)个由数千个(gè)星系所组(zǔ)成的(de)巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会(huì)使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是测量各个(gè)星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动(dòng)力学质量的(de)计(jì)算，是(shì)利(lì)用光谱红移测(cè)量星系团中的(de)各个星(xīng)系相(xiāng)对于星系团的运(yùn)动速度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座(zuò)星系(xì)团有99%的(de)质量消失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在(zài)测(cè)量速(sù)度的过程中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系(xì)团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得(dé)多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是(shì)无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外(wài)了，除非有一种神(shén)秘(mì)的力量在起作用，这种(zhǒng)力(lì)量(liàng)来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见的(de)暗质，它不(bù)发(fā)散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时(shí)的人(rén)们(men)对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯(kěn)特福特(tè)在观测(cè)仙女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离(lí)中(zhōng)心越远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的(de)运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们(men)观测的结(jié)果却让人感到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中(zhōng)心距(jù)离的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变(biàn)。可是(shì)根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星系当(dāng)中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒(héng)星早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一(yī)种相对标准的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物(wù)质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电望(wàng)远镜测量了距离(lí)星系中心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发(fā)现它们(men)的旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于(yú)银河系的第(dì)三(sān)悬臂之上(shàng)，距(jù)离银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律(lǜ)进行计(jì)算(suàn)，太阳系的(de)运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一(yī)种我(wǒ)们看不到的(de)物质，是(shì)这些暗物质的引力效应(yīng)将星(xīng)系聚(jù)集在(zài)了一(yī)起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整(zhěngta5怎么切换角色g)个(gè)星系(xì)质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出现速度上(shàng)的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的千(qiān)分(fēn)之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其(qí)进(jìn)行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和力(lì)学定律来解释(shì)的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已(yǐ)经被附近的(de)另一(yī)个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可(kě)能就是人(rén)类(lèi)对(duì)引力的理解还(hái)不够全面(miàn)，引(yǐn)力很(hěn)可能在(zài)不同尺度空(kōng)间中的(de)工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解(jiě)的方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则(zé)是不(bù)同的(de)方(fāng)式。对(duì)于在星系团之间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家(jiā)还(hái)引入了(le)外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理(lǐ)论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意(yì)味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行(xíng)修(xiū)正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多人认(rèn)为暗(àn)物质假说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存在的(de)其他的(de)理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年(nián)的子(zi)弹(dàn)星系(xì)团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量(liàng)都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的(de)相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分的质(zhì)量将位于所(suǒ)有这些气(qì)体所在的中间(jiān)区域。那么(me)我(wǒ)们通过什(shén)么来验证它的质量区域(yù)到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全(quán)彩(cǎi)的高(gāo)清照片(piàn)，在照片中我们可以明显地看到很多星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是(shì)韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什么问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观(guān)测(cè)者(zhě)之间(jiān)。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的东西的(de)引力，会使身后更遥(yáo)远星(xīng)系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象就是(shì)引(yǐn)力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可(kě)能是超(chāo)大(dà)质量(liàng)的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们(megta5怎么切换角色n)对子弹星系团观(guān)测(cè)的时候，发现它的(de)大质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方(fāng)法(fǎ)就是当(dāng)星(xīng)团(tuán)发生全部的(de)碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并(bìng)在两边(biān)形成了(le)引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也被认为(wèi)是暗(àn)物质(zhì)存在的(de)迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示(shì)温度较(jiào)高的区域，蓝(lán)色则(zé)表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它们(men)之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家们(men)通过(guò)对前景背景分离后的二值图像进行连通(tōng)域(yù)提取和(hé)标(biāo)记之(zhī)后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图(tú)形看(kàn)起来不应(yīng)该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰值的(de)幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值，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)字与解释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所需要的(de)暗物质比例(lì)是一(yī)致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用了(le)一个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地(dì)解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本(běn)质就是宇宙当中(zhōng)存(cún)在着某种类型的粒子，它(tā)们(men)不参与任(rèn)何其他的电(diàn)磁(cí)作(zuò)用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以(yǐ)如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子(zi)到底是(shì)什么？科学家们已经提出了(le)数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的(de)实验方式也(yě)不相同。在过去的几十(shí)年(nián)当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了(le)超(chāo)过50次的实(shí)验，却(què)没有任何实质性的发现，除了(le)一个(gè)地方，意(yì)大利的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力(lì)于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种信(xìn)号(hào)。经过了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人们(men)发现了一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低(dī)，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第(dì)一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度(dù)信号(hào)呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太(tài)阳系(xì)正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移(yí)动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存在宇gta5怎么切换角色宙当中，这(zhè)意(yì)味着我们也在(zài)以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球与太(tài)阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完(wán)全(quán)一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况中(zhōng)，太阳系(xì)相(xiāng)对(duì)银(yín)河系的平面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认为这可(kě)以用来解释，研究人员们(men)所观测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他的(de)情(qíng)况，造成这种年度周期(qī)信号(hào)的差(chà)异也可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的(de)水分、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球建立(lì)了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这(zhè)里的季节与之(zhī)前的实验室(shì)正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球穿过(guò)暗物质流的(de)运动特征(zhēng)和第一(yī)个实(shí)验室是(shì)一(yī)样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成为(wèi)暗物质所存(cún)在(zài)的(de)非常(cháng)有力的(de)证(zhèng)据了。但是由于这个实验(yàn)室(shì)刚刚建成不久，所以截至目(mù)前还无(wú)法提供(gōng)相应的数(shù)据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以待了(le)。费米实验(yàn)室粒子天(tiān)体物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说是生命进化(huà)的(de)一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的(de)证实(shí)，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物(wù)质会不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗(àn)物(wù)质(zhì)正在通过这样的效应创(chuàng)造(zào)生(shēng)命。当然，这些推论(lùn)的(de)大(dà)前提是要先找到暗物质存在(zài)的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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