宇宙是(shì)“人为制造”的(de)？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么(me)？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却(què)没有发现任何的有效(xiào)证据。除了(le)一个地方，在1687年出(chū)版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的(de)几百年(nián)来，当天文(wén)学家们(men)发现某些天体运(yùn)行轨道出(chū)现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定律的(de)时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围一定有未(wèi)知的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系(xì)统的(de)尺度当(dāng)中(zhōng)，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星系或者(zhě)是(shì)星团的尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系(xì)所(suǒ)组成的(de)巨(jù)大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星(xīng)系(xì)团的质量一般(bān)会使(shǐ)用(yòng)到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质(zhì)量的(de)范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得(dé)其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动(dòng)力(lì)学质量的(de)计算，是利用光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中的各个星(xīng)系(xì)相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出(chū)来之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后(hòu)发座(zuò)星系(xì)团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很(hěn)多星系(xì)的速度比理(lǐ)论上要快得(dé)多，按(àn)照牛(niú)顿的运动(dòng)学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法将它们束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们(m119出警收费吗 119出警收费标准是多少en)早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的(de)力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形(xíng)的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基(jī)提(tí)出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们(men)对这(zhè)样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的(de)恒(héng)星运动。理论上(shàng)来(lái)说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道(dào)上的(de)运行(xíng)速度就会越(yuè)慢(màn)。但(dàn)是他(tā)们观测(cè)的结果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星(xīng)系(xì)当中如果没(méi)有(yǒu)足够大的质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这(zhè)些外(wài)围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了(le)。基(jī)于这(zhè)种现象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种(zhǒng)相对标准的(de)方法来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系(xì)中心的距离(lí)，以及在Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结(jié)果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距(jù)离星系(xì)中心更远距离的(de)氢元素(sù)，发(fā)现它们的旋转速(sù)度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我们(men)的(de)太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳(yáng)系(xì)位于银(yín)河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行速(sù)度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实(shí)际速度远远大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就是存在着一种我们(men)看不到的物质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引力效应(yīng)将(jiāng)星系聚集在(zài)了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究人(rén)员(yuán)开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度上的(de)微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个(gè)反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系不多，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析(xī)。但是科(kē)学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进(jìn)行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是可(kě)以(yǐ)用(yòng)正常的物(wù)质和力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的(de)另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何星(xīng)系存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是(shì)人类对引力的(de)理解(jiě)还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在(zài)不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工作方式是不同的(de)，这意味(wèi)着在行(xíng)星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作用(yòng)则(zé)是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的(de)相互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应(yīng)的(de)概(gài)念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间(jiān)会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些(xiē)气体(tǐ)所(suǒ)在(zài)的中间区域。那么(me)我们通过什么来验证它的质量区(qū)域到底是(shì)不(bù)是(shì)集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了(le)巨大的形(xíng)变。其实这些(xiē)星系(xì)本身(shēn)并不是(shì)真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也(yě)不(bù)是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么问题(tí)，而是这(zhè)样极(jí)遥远的天体和我们地(dì)球上的(de)观测者之间。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量(liàng)的东西(xī)的引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超(chāo)大质量的黑洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团(tuán)观(guān)测(cè)的(de)时候，发现(xiàn)它的大质量区(qū)域并不是(shì)在(zài)中(zhōng)间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当星团发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗物质则直接通过(guò)了这(zhè)个区域(yù)，并(bìng)在两边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系(xì)团的引力透镜研(yán)究(jiū)也(yě)被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理论证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可(kě)见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了。经过(guò)了130多(duō)亿(yì)年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的微波辐(fú)射。其(qí)中红(hóng)色(sè)的部分(fēn)表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域(yù)，但实际(jì)上它们之间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通(tōng)域提取和标记(jì119出警收费吗 119出警收费标准是多少)之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射(shè)的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的(de)理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解释了(le)很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来(lái)相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么(me)？科学家们(men)已(yǐ)经提(tí)出了数十种的假想目标(biāo)，而(ér)要寻找这(zhè)些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需要(yào)的实验方(fāng)式也不(bù)相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些(xiē)看119出警收费吗 119出警收费标准是多少不见、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规(guī)物质(zhì)相互作用(yòng)的“暗物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何(hé)实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球上最(zuì)大的地学实验(yàn)室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼高的(de)探测器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声(shēng)称(chēng)观测到了(le)某(mǒu)种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了(le)一个有趣(qù)的(de)事情(qíng)。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而且(qiě)在(zài)20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些科(kē)学家认为(wèi)这(zhè)可能(néng)是(shì)人类发现暗(àn)物质的第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但(dàn)是为(wèi)什么(me)暗物质(zhì)会产生周(zhōu)期性的年(nián)度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相(xiāng)应(yīng)的(de)振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时(shí)间，地球(qiú)围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一(yī)致的，而(ér)另外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时(shí)候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完(wán)全(quán)一致，这(zhè)是(shì)理论上地(dì)球(qiú)穿越暗(àn)物(wù)质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情(qíng)况中，太阳系相对银河(hé)系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可以用来(lái)解(jiě)释，研究人员们(men)所观测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这种年度周期(qī)信号(hào)的差(chà)异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量也符合(hé)这个周期(qī)的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球建立了一(yī)个几乎相(xiāng)同(tóng)的(de)实(shí)验室(shì)，这里的季节与之(zhī)前的实(shí)验(yàn)室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物(wù)质所存(cún)在的非(fēi)常有力的证(zhèng)据(jù)了。但是(shì)由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚建成(chéng)不(bù)久，所(suǒ)以(yǐ)截(jié)至目前(qián)还无法提(tí)供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的(de)宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键的用(yòng)途就(jiù)是探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待了(le)。费米实验(yàn)室粒子(zi)天(tiān)体(tǐ)物(wù)理中心的(de)科学家丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在，它们极(jí)有可(kě)能(néng)拥有另一种(zhǒng)神秘的(de)效(xiào)应，这种暗物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的(de)一个重要因(yīn)素(sù)。

如果这一理论(lùn)得(dé)到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个(gè)角落的(de)行星上，暗物(wù)质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大(dà)前提(tí)是(shì)要先找到暗物质存(cún)在的(de)实(shí)际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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