宇宙是“人为制造(zào)”的(de)？为何会存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科(kē)学家们在过(guò)去的几十年(nián)当中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发现(xiàn)任(rèn)何的(de)有(yǒu)效证据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自(zì)然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的(de)规律。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文(wén)学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定(dìng)律的(de)时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一(yī)定(dìng)有未知的(de)天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都是应用万有引(yǐn)力(lì)定律所取(qǔ)得重大天文成就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可(kě)当我们上(shàng)升(shēng)到星系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事(shì)情就(jiù)开始变得(dé)诡异(yì)了。

一呼百应吾独尊是什么意思生肖，一呼百应吾独尊代表什么生肖1933年，瑞士(shì)的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千(qiān)个星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系(xì)团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一般(bān)会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度学(xué)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(zhì)量的计(jì)算，是利用光谱红(hóng)移测量星系(xì)团(tuán)中的各个星系(xì)相对于星系(xì)团(tuán)的(de)运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发(fā)现(xiàn)星系团中很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照牛(niú)顿的运动学(xué)定(dìng)律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见星系的(de)质量所产生的引(yǐn)力(lì)是无(wú)法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应(yīng)该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样(yàng)部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是(shì)它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量(liàng)。只是(shì)当(dāng)时的人们对这样的(de)一种(zhǒng)说(shuō)法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在观测仙女座星系(xì)中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论(lùn)上来(lái)说，距离中(zhōng)心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结果却让(ràng)人感到不可(kě)思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的质量来(lái)吸(xī)引它们，这些外围的(de)恒星(xīng)早(zǎo)就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使(shǐ)用一种相(xiāng)对标准的方(fāng)法来解释暗物质的(de)存在，这(zhè)种(zhǒng)方法就(jiù)是(shì)测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的旋(xuán)转速度(dù)。如(rú)果出现异常(cháng)的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们(men)通过(guò)射电望远镜(jìng)测(cè)量(liàng)了距离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也不例外(wài)，太(tài)阳系(xì)位于(yú)银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)进行(xíng)计(jì)算，太阳系的(de)运行速(sù)度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕(rào)银(yín)河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因很可能就是存(cún)在着一种我们看不到的物(wù)质，是(shì)这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星(xīng)系外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估(gū)算在星(xīng)系当中暗物(wù)质的(de)质量(liàng)占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原(yuán)因(yīn)。在(zài)一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速(sù)度上的(de)微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学家还发现了(le)一个反常的(de)星(xīng)系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却(què)只有银河(hé)系的千(qiān)分(fēn)之一(yī)。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使(shǐ)用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了(le)40个小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发(fā)现星系(xì)中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的(de)是，它的附(fù)近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在(zài)不同尺度(dù)空(kōng)间(jiān)中的工作(zuò)方式是不同(tóng)的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按(àn)照(zhào)我(wǒ)们(men)所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的(de)概念，指的是在数(shù)百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们(men)需(xū)要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正(zhèng)，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人(rén)认为(wèi)暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质量都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相互(hù)作用就(jiù)会导(dǎo)致温度(dù)的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大(dà)部分的质量将位于(yú)所有这些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域(yù)。那(nà)么我们(men)通过什么来验证它的(de)质量(liàng)区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系本(běn)身并不(bù)是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而是这样极遥(yáo)远的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测者之间。被一个(gè)质量(liàng)超级巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星(xīng)系的光(guāng)都发(fā)生(shēng)了(le)扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是(shì)引力透(tòu)镜(jìng)效应(yīng)。这个巨大(dà)的天(tiān)体(tǐ)可(kě)能(néng)是(shì)超大质量的黑(hēi)洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观(guān)测的(de)时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解(jiě)释(shì)方法就是当星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量(liàng)气体被卡在了(le)中间(jiān)，暗(àn)物质则直接通过(guò)了(le)这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引力(lì)透(tòu)镜(jìng)研究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为(wèi)止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的(de)微波辐射。其(qí)中红色的部(bù)分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的(de)区域，但实(shí)际上它们之间的温(wēn)差只有万(wàn)分之一(yī)。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前景背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提取和标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测(cè)量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是(shì)普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要(yào)的暗物(wù)质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的(de)理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而(ér)暗物(wù)质的本(běn)质(zhì)就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类(lèi)型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与任何其(qí)他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来相(xiāng)互(hù)作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子(zi)的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒(lì)子到底是什么(me)？科学家们(men)已经提(tí)出了数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目(mù)标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒(lì)子所需(xū)要的实(shí)验方(fāng)式(shì)也不(bù)相同。在过去(qù)的几十(shí)年当中，人类为了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实(shí)验，却没有任(rèn)何实质性的(de)发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家(jiā)声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收(shōu)集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有趣的(de)事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年都(dōu)是(shì)一样(yàng)。一些科学家认为这可能(néng)是(shì)人(rén)类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了(le)太(tài)阳系正在以220公里/秒的(de)速度围(wéi)绕着银(yín)河系进行移动，那么如(rú)果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在(zài)以(yǐ)这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi一呼百应吾独尊是什么意思生肖，一呼百应吾独尊代表什么生肖)绕(rào)太阳进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球(qiú)围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外(wài)半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完全一致，这是理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗(àn)物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个(gè)理(lǐ)论(lùn)的(de)有效性(xìng)。

因此科学家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号(hào)。当然也可能有(yǒu)其他的(de)情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的数(shù)量也符合这个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了(le)一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质(zhì)流(liú)的运动特征和(hé)第一个实验室(shì)是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相同的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常(cháng)有力的(de)证据(jù)了。但(dàn)是(shì)由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前(qián)还无法提供(gōng)相应(yīng)的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器提供的(de)视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探(tàn)测的(de)结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能(néng)拥有另一种神秘(mì)的(de)效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生命(mìng)进化的(de)一个重要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步(bù)的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意(yì)味(wèi)着(zhe)人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当(dāng)中某(mǒu)个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找到(dào)暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支(zhī)持(chí)是我更新(xīn)的动(dòng)力！

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