宇宙是“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无法解(jiě)释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在的(de)证据，科学家们在过去的(de)几(jǐ)十(shí)年当中进行了(le)超过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是(shì)却(què)没有发现任何(hé)的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引力定律(lǜ)的时湖南电大几本，湖南长沙电大是几本候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未(wèi)知的天体(tǐ)通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异(yì)常(cháng)，推算并且发(fā)现(xiàn)了海(hǎi)王星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天(tiān)文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正在(zài)研究(jiū)和(hé)测量(liàng)后发星(xīng)系(xì)团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成(chéng)的(de)巨大星系团(tuán)，这(zhè)些(xiē)星系(xì)被引(yǐn)力束缚(fù)在一起。测量星系(xì)团(tuán)的质量(liàng)一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以(yǐ)确定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是获得(dé)其"光度(dù)学的质量"，需要的数据(jù)是(shì)测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的(de)计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系(xì)团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星(xīng)系团的运动速度。当测(cè)量结果出来之后(hòu)，兹(zī)威(wēi)基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学(xué)质量”的(de)400倍(bèi)。这意(yì)味着，后(hòu)发座星系(xì)团(tuán)有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光(guāng)的(de)形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速度的过程中，兹(zī)威(wēi)基(jī)发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的引力是无法(fǎ)将它们束(shù)缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了，除非有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物(wù)质。

据此湖南电大几本，湖南长沙电大是几本(cǐ)，兹维基(jī)提出(chū)了这(zhè)样部分不(bù)可见(jiàn)的(de)暗质，它不(bù)发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部(bù)分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词(cí)才再一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的(de)恒星在其(qí)轨道上的运行速度就(jiù)会(huì)越慢。但(dàn)是他们观(guān)测(cè)的结(jié)果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根(gēn)据(jù)牛顿的(de)万有引力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科学(xué)家们会(huì)使用一种相对标准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的(de)结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电望远镜(jìng)测量了距(jù)离(lí)星(xīng)系(xì)中(zhōng)心(xīn)更(gèng)远距离(lí)的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符(fú)合湖南电大几本，湖南长沙电大是几本(hé)牛顿(dùn)的力学定(dìng)律(lǜ)。我们(men)的(de)太阳系也不(bù)例外，太阳系位于银河系(xì)的(de)第(dì)三悬臂(bì)之上，距(jù)离银(yín)河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律进行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该(gāi)是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在(zài)以220千(qiān)米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速(sù)度(dù)，那(nà)么产生以上(shàng)这种向心加速度(dù)的原因很可(kě)能(néng)就是(shì)存在(zài)着(zhe)一种我们看不(bù)到的物质，是这(zhè)些暗(àn)物质(zhì)的引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是从(cóng)这时(shí)开始，越来越多(duō)的研究人员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相信暗(àn)物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗(àn)物质(zhì)的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯一(yī)可以解(jiě)释这个现象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的(de)研(yán)究当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引力(lì)效应的(de)遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上(shàng)的微小差(chà)异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系不(bù)多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的(de)千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星系(xì)必须(xū)存在暗物(wù)质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析。但(dàn)是科学(xué)家(jiā)们使用最先进的(de)望远镜(jìng)对其进行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的(de)恒(héng)星(xīng)运动是可(kě)以用正常(cháng)的物质(zhì)和力(lì)学定律来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人提(tí)出(chū)，也(yě)许该星(xīng)系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成这(zhè)些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是(shì)人类(lèi)对(duì)引(yǐn)力(lì)的理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可能(néng)在(zài)不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味着在(zài)行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不同的方(fāng)式(shì)。对于在星系团之间(jiān)的(de)相互作用(yòng)，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的(de)是在数百(bǎi)万光年(nián)的规(guī)模上，巨(jù)大的质量之间(jiān)会产生对(duì)彼此(cǐ)特(tè)殊的效果(guǒ)，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们(men)需要对现(xiàn)在(zài)的物理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现也让很多人(rén)认(rèn)为暗(àn)物质假说理论(lùn)就此(cǐ)终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关(guān)于暗物质存(cún)在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)所没法(fǎ)解(jiě)释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分(fēn)的普通质(zhì)量(liàng)都在(zài)星系的气(qì)体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度(dù)大幅(fú)降低(dī)。所以在(zài)理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们(men)通过什么来(lái)验证(zhèng)它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是(shì)不(bù)是集(jí)中(zhōng)在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很(hěn)多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形(xíng)变(biàn)。其实(shí)这些星系本身并不(bù)是真的(de)被扭曲了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的(de)观测(cè)者之间。被一个(gè)质量超(chāo)级巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的(de)东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥远星系(xì)的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测(cè)的时候，发现它(tā)的大质量区(qū)域(yù)并不(bù)是在中间，而(ér)是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当(dāng)星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气(qì)体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个(gè)区域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还(hái)有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终(zhōng)于可以(yǐ)畅(chàng)通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分表示温(wēn)度较高(gāo)的(de)区域，蓝色(sè)则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万(wàn)分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前景背景分离后的二值图像进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗(àn)物(wù)质，图形看(kàn)起来不应(yīng)该是这样的(de)，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的(de)幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐射的测(cè)量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的(de)。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了(le)一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释(shì)了(le)很(hěn)多不同(tóng)的观测(cè)结果。而暗物质的本(běn)质(zhì)就是宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们(men)不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这(zhè)种粒子(zi)的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些不同的目(mù)标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同。在过去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会与常规(guī)物(wù)质相互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已经(jīng)进行了超过(guò)50次的实验(yàn)，却没有任何(hé)实(shí)质(zhì)性(xìng)的发现(xiàn)，除了一(yī)个地(dì)方，意大利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最(zuì)大(dà)的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的探测器，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经过了(le)20多年的(de)数据(jù)收(shōu)集，人(rén)们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测(cè)率会在(zài)每年的6月份达(dá)到峰值，然后在(zài)11月(yuè)降(jiàng)到最低(dī)，而且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家认为这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直(zhí)接证据。

但是为什(shén)么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲了(le)太阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)我们也在以(yǐ)这样(yàng)的速度(dù)在穿(chuān)越着暗物质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地(dì)球围绕(rào)太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份(fèn)的时候，地(dì)球与太阳的(de)方向正好达(dá)到完全(quán)一致，这是(shì)理论(lùn)上地(dì)球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游客的数量也(yě)符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征和(hé)第一个实验室是一样的(de)。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃(bó)望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场仪器(qì)提(tí)供的(de)视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中(zhōng)一个关键的(de)用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后的(de)奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们(men)只能拭目以(yǐ)待(dài)了。费米实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾森斯特(tè)芬研(yán)究发(fā)现，如果暗物质存在(zài)，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命(mìng)进(jìn)化的一(yī)个重要(yào)因(yīn)素(sù)。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要(yào)先找到(dào)暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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