宇宙是(shì)“人(rén)为制造(zào)”的？为何会存在(zài)科学无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的(de)几十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现(xiàn)任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版(bǎn)的自(zì)然哲(zhé)学数(shù)学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运动的(de)规(guī)律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们(men)发现某些(xiē)天体运行轨道出(chū)现(xiàn)异常(cháng)，不符合(hé)万有引力定(dìng)律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通(tōng)过(guò)引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天(tiān)王星运行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了海王星(xīng)的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都是应(yīng)用万有引力(lì)定律所取得(dé)重(zhòng)大天文成就的例(lì)子(zi)。但是(shì)这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升到星(xīng)系或(huò)者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和(hé)测量后(hòu)发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质量(liàng)一(yī)般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其质量的(de)范(fàn)围。

第一(yī)种是(shì)获得(dé)其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要的数据是(shì)测量(liàng)各个星(xīng)系的(de)光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个(gè)星系相对于星系团的(de)运动(dòng)速(sù)度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是(shì)，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发(fā)现星(xīng)系(xì)团(tuán)中很多(duō)星(xīng)系的速度(dù)比(bǐ)理论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星(xīng)系的(de)质量所产生的(de)引力是无法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团内的(de)，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的(de)力量在起作用，这种力(lì)量来源于某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发(fā)散光(guāng)、吸光、反射光(guāng)，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的(de)一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质”这个词(cí)才再(zài)一(yī)次出(chū)现。天文(wén)学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星(xīng)在(zài)其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度就会越慢(màn)。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度(dù)几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在(zài)星系(xì)当中如果没有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的(de)恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科(kē)学(xué)家们会(huì)使用一种相对标(biāo)准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是(shì)测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为(wèi)是由暗物质(zhì)的(de)力量进(jìn)入其(qí)中。

于(yú)是(shì)科学家(jiā)们(men)通过射电望远镜测量了距(jù)离(lí)星系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律。我们的(de)太阳系(xì)也不例外，太阳系位(wèi)于(yú)银河系的第(dì)三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河(hé)系旋转，这个实(shí)际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是(shì)这些(xiē)暗(àn)物质的引力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的(de)质量占整个星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河系不多，但是(shì)星系当(dāng)中(zhōng)存在的(de)恒星(xīng)数量却只有银河系的千(qiān)分之一(yī)。

所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但(dàn)是科(kē)学家们(men)使用最先进的(de)望远镜对其进行(xíng)了40个(gè)小时(shí)的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动(dòng)是可以用正常的(de)物质和(hé)力学定律来解释(shì)的。那(nà)么又(yòu)有人提(tí)出，也许该星系(xì)的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这些现(xiàn)象的(de)除了暗物(wù)质(zhì)的(de)假(jiǎ)说之外(wài)，另一(yī)种可能就是人类(lèi)对引力的(de)理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可能在不(bù)同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式(shì)是(shì)不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们(men)所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互(hù)作(zuò)用则是(shì)不同的(de)方式。对于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家还(hái)引入了外部场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在(zài)的(de)物理定律进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很(hěn)多人认为(wèi)暗(àn)物质(zhì)假说(shuō)理论就(jiù)此终(zhōng)结(jié)。但是(shì)在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它(tā)们(men)大(dà)部(bù)分的普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气体当(dāng)中。当(dāng)星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际(jì)气(qì)体的相互作用就会导致(zhì)温度的急(jí)剧(jù)升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大(dà)部(bù)分的质量将位(wèi)于所有这些(xiē)气体所在的中间区域(yù)。那么我们通过(guò)什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空(kōng)望远镜传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照片，在照(zhào)片(piàn)中我们可以明(míng)显地看到(dào)很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出(chū)了(le)什(shén)么问题，而是这(zhè)样极遥远的(de)天(tiān)体和我们地球上的观(guān)测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系(xì)团(tuán)观(guān)测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是在(zài)中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最好的(de)解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可(kě)被观测到的质(zhì)量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并(bìng)在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研究也被(bèi)认为是暗(àn)物质存在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上留下(xià)了各相(xiāng)同性的微波(bō)辐射(shè)。其中红色的部分(fēn)表示温度较高(gāo)的区域(yù)，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对(duì)前景背(bèi)景分离(lí)后的二值图(tú)像进行(xíng)连通域提(tí)取(qǔ)和标记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与解释星(xīng)系(xì)当(dāng)中恒(héng)星运动所需要(yào)的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。七点钟指什么生肖 七点钟是什么时辰

用了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不(bù)同的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物(wù)质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不(bù)参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的(de)存(cún)在(zài)，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么？科学家们(men)已经提出了数(shù)十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类(lèi)为(wèi)了(le)寻找这些看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎不会(huì)与常规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的(de)格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上最(zuì)大的地学(xué)实(shí)验室，这(zhè)个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家声称观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年的数(shù)据(jù)收集(jí)，人们发现了(le)一(yī)个(gè)有趣的(de)事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什(shén)么暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移(yí)动(dòng)，那么(me)如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也在以这样(yàng)的速度在穿越(yuè)着暗物质(zhì)流，这个过程(chéng)中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与太(tài)阳环绕银(yín)河(hé)系(xì)的(de)方向是一致(zhì)的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上(shàng)地球穿(chuān)越暗(àn)物质(zhì)流最快的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又(yòu)恰(qià)好(hǎo)达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这(zhè)个理论的有效(xiào)性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解(jiě)释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其(qí)他的(de)情况(kuàng)，造(zào)成(chéng)这种(zhǒng)年(nián)度周期信号的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至连(lián)意大利游客的数(shù)量也(yě)符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实验(yàn)室(shì)是(shì)一(yī)样(yàng)的(de)。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成不(bù)久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器(qì)提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜(jìng)其中一(yī)个关(guān)键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了(le)。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物(wù)理中(zhōng)心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特(tè)芬研(yán)究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一(yī)种神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或(huò)者说是生命进化的(de)一个重要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得到(dào)进一(yī)步(bù)的证实(shí)，那么(me)遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会(huì)意味(wèi)着人(rén)类(lèi)并不孤单呢(ne)？或(huò)许在(zài)宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落(luò)的行(xíng)星上，暗物质正在通(tōng)过这样(yàng)的效应创造(zào)生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存(cún)在的(de)实(shí)际(jì)证据(jù)。那(nà)么小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗(àn)物质(zhì)到底存不(bù)存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力！

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