宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无法解(jiě)释的(de)“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在(zài)的证据，科学(xué)家们在(zài)过去(qù)的几十年(nián)当中进(jìn)行了超过50次(cì)的(de)长期(qī)实验(yàn)，但是(shì)却(què)没有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自(zì)然哲学(xué)数(shù)学原理一书中(zhōng)，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了(le)万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定(dìng)律的时(shí)候(hòu)，他们就会知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶(yé)就(jiù)通(tōng)过天王星运(yùn)行轨道的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重大(dà)天文成(chéng)就的(de)例(lì)子。但(dàn)是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

不甚是什么意思解释，不甚了然是什么意思w="1647" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/7e58e8fcd62ac7f.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

1933年，瑞士的(de)物(wù)理(lǐ)学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和(hé)测(cè)量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚(fù)在一(yī)起。测量(liàng)星(xīng)系团的(de)质量一(yī)般会(huì)使用到两种方法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果(guǒ)一致(zhì)，就(jiù)可以确定(dìng)其(qí)质量(liàng)的范围。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度(dù)学的质量"，需要的(de)数(shù)据是测(cè)量各个星(xīng)系(xì)的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系(xì)相(xiāng)对于星系团的运动速度(dù)。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是“光度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发座(zuò)星系(xì)团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或(huò)者说这99%的(de)质量(liàng)并不以可(kě)见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中很多星(xīng)系(xì)的速度(dù)比理论上(shàng)要(yào)快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产生的引力是无法将它们束缚在(zài)星系团(tuán)内的，它们早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量(liàng)在(zài)起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只是(shì)当时(shí)的人们对这样的(de)一种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在(zài)观测(cè)仙(xiān)女座(zuò)星系中的(de)恒星运动。理论(lùn)上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行速(sù)度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们，这些外围的(de)恒星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方(fāng)法来(lái)解释暗(àn)物质(zhì)的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果(guǒ)出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家(jiā)们(men)通过(guò)射电望远镜测(cè)量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更(gèng)远(yuǎn)距离(lí)的(de)氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学(xué)定律。我们(men)的太阳系(xì)也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂之(zhī)上，距(jù)离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向心(xīn)加(jiā)速度的(de)原因很(hěn)可能就是(shì)存在(zài)着一种我们(men)看(kàn)不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在。科学家(jiā)根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速(sù)度(dù)，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这(zhè)个现象的原(yuán)因(yīn)。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学(xué)家们(men)发现，几乎(hū)没有引力(lì)效应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数(shù)量却(què)只(zhǐ)有银(yín)河系(xì)的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使(shǐ)用(yòng)最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星(xīng)系中的(de)恒星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系的(de)暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近(jìn)没(méi)有(yǒu)任(rèn)何(hé)星系存在。造成(chéng)这些现象的除了(le)暗物质(zhì)的假说之(zhī)外，另(lìng)一(yī)种(zhǒng)可能(néng)就是人(rén)类对(duì)引力的理解还(hái)不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中的(de)工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们(men)所理解的方(fāng)式运(yùn)动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的(de)相互作用(yòng)，科(kē)学家还引入(rù)了外(wài)部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需(xū)要对现在(zài)的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物质假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但(dàn)是(shì)在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理(lǐ)论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的(de)子弹星系(xì)团，由两个碰撞的(de)星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的(de)相互(hù)作(zuò)用(yòng)就会导致温度的急(jí)剧(jù)升高，速(sù)度大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在(zài)碰撞之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我(wǒ)们(men)通(tōng)过什么来(lái)验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到底(dǐ)是不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片，在(zài)照(zhào)片中我们可以明显(xiǎn)地看(kàn)到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形(xíng)变。其实(shí)这些星(xīng)系本(běn)身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了什么问题(tí)，而(ér)是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球(qiú)上的观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜(jìng)效应。这个巨大的(de)天体可能是超大质量(liàng)的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对(duì)子(zi)弹星系(xì)团观(guān)测(cè)的时候，发现它的(de)大质量区域并(bìng)不是在(zài)中(zhōng)间(jiān)，而(ér)是在两侧。所以最好(hǎo)的(de)解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物(wù)质(zhì)则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并在两边形成(chéng)了(le)引(yǐn)力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在(zài)的迄(qì)今为止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后，这些光(guāng)在(zài)宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值图(tú)像(xiàng)进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标记之(zhī)后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图(tú)形看(kàn)起(qǐ)来不(bù)应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来(lái)“和(hé)谐”。为了(le)匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射的(de)测(cè)量值，我们需要的(de)暗(àn)物(wù)质大约是(shì)普通物(wù)质的5倍。这个数(shù)字与解释星系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了很多不(bù)同的观测结果(guǒ)。而暗(àn)物(wù)质的(de)本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其(qí)他的(de)电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引力(lì)来相互作用。所以(yǐ)如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了(le)暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目(mù)标(biāo)粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸(mō)不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进行了超过50次的(de)实验，却没(méi)有任何实质(zhì)性的发(fā)现，除(chú)了一个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上(shàng)最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗(àn)物质粒(lì)子的周(zhōu)期性(xìng)震荡。

不甚是什么意思解释，不甚了然是什么意思>

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声称观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经(jīng)过(guò)了20多年(nián)的数据收集，人们(men)发(fā)现了一个有趣的(de)事情。探测率会(huì)在每年的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后在11月降到最(zuì)低，而且(qiě)在(zài)20年当(dāng)中每(měi)年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是(shì)为什(shén)么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期性(xìng)的年(nián)度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河(hé)系进行(xíng)移(yí)动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在(zài)穿越(yuè)着(zhe)暗物(wù)质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的(de)振荡(dàng)，同时(shí)地球(qiú)又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太(tài)阳环绕银(yín)河系的方向是一致(zhì)的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全(quán)一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家(jiā)认(rèn)为这可以用来(lái)解释，研究人员们所观测到的周期性信号(hào)。当(dāng)然也可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这种年(nián)度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符(fú)合这个(gè)周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同的(de)实(shí)验(yàn)室(shì)，这里的(de)季节与之前(qián)的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质(zhì)流的运动特征(zhēng)和第一(yī)个(gè)实(shí)验室(shì)是一样的(de)。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力(lì)的证据了。但是由(yóu)于这个实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数(shù)据支(zhī)持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关键的用(yòng)途就是探索暗物(wù)质背(bèi)后的奥(ào)秘(mì)，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只能(néng)拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科(kē)学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这(zhè)种暗(àn)物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中生命的(de)诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化(huà)的一(yī)个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过(guò)这样的(de)效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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