宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存在科(kē)学无法(fǎ)解释的(de)“暗物(wù)质(zhì)”？暗(àn)物(wù)质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物(wù)质存(cún)在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次的(de)长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往(wǎng)后(hòu)的(de)几百年(nián)来，当天文学家(jiā)们发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道出现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的(de)天体通过引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算(suàn)并(bìng)且发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当(dāng)中，可当我们上升到星系(xì)或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和(hé)测量后发星系团的(de)质量。这是一(yī)个(gè)由(yóu)数千个星系所组成的巨(jù)大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量(liàng)一般会使用到两种(zhǒng)方(fāng)法，当(dāng)两种方法结(jié)果一致，就(jiù)可(kě)以(yǐ)确定其质量的范围。

第一(yī)种是获(huò)得其"光度(dù)学的质量"，需(xū)要的数(shù)据是(shì)测量各个星(xīng)系的光度。

第二种是动力(lì)学(xué)质量的(de)计算，是利用光(guāng)谱红移测量(liàng)星系团(tuán)中的各个星系相对(duì)于星系(xì)团的(de)运(yùn)动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力(lì)学质(zhì)量(liàng)”竟然(rán)是(shì)“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测(cè)量速度(dù)的(de)过程(chéng)中，兹(zī)威基(jī)发现星(xīng)系团中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束(shù)缚在(zài)星系团内的，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛(pāo)出星系团之外了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的力(lì)量在(zài)起作用，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的(de)物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可(kě)见的(de)暗质，它不发(fā)散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时(shí)的(de)人们对这(zhè)样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女座星(xīng)系(xì)中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离(lí)中心越远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的(de)结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距(jù)离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律，在星系当(dāng)中如果没有足(zú)够大的(de)质量(liàng)来吸引它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学(xué)家们会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质(zhì)的存在，这种方法就是(shì)测(cè)量星(xīng)系当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果出现异(yì)常的(de)结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星系(xì)中心(xīn)更远距离的氢(qīng)元素，发(fā)现它们(men)的(de)旋转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河系的第三(sān)悬臂之上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这(zhè)种向心(xīn)加速度的原(yuán)因很(hěn)可(kě)能就是存(cún)在着(zhe)一(yī)种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚(jù)集在了(le)一起。

也是从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越(yuè)多(duō)的研(yán)究(jiū)人员开(kāi)始相信(xìn)暗(àn)物质(zhì)的存在。科学(xué)家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整个星系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一(yī)可以(yǐ)解(jiě)释这(zhè)个(gè)现象(xiàng)的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会出现速度(dù)上的(de)微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河(hé)系(xì)不多，但(dàn)是星系当(dāng)中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就(jiù)会(huì)分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学(xué)家们使用最(zuì)先进的望远镜(jìng)对其进(jìn)行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常的物质和力学(xué)定律(lǜ)来解释(shì)的。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物(wù)质，已经被(bèi)附近的(de)另(lìng)一(yī)个大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任(rèn)何星系存在。造成(chéng)这(zhè)些现(xiàn)象的除了(le)暗物质(zhì)的假说(shuō)之(zhī)外，另一种可能就是人(rén)类对引力(lì)的理解还(hái)不够全面(miàn)，引力(lì)很可(kě)能在(zài)不同尺度(dù)空(kōng)间中的工(gōng)作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按(àn)照我们(men)所理(lǐ)解的(de)方式运动。但是上升到(dào)星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力之(zhī)间(jiān)的相互作用则是(shì)不(bù)同的方式。对(duì)于在(zài)星(xīng)系团之间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家还引入了外部场效应(yīng)的概(gài)念(niàn)，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之(zhī)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(rú)果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我们需(xū)要对现在的物(wù)理(lǐ)定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年(nián)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(de)星团，它(tā)们大部分的普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相(xiāng)互作用就(jiù)会(huì)导致(zhì)温度(dù)的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星(xīng)系团大部分(fēn)的质量将位于(yú)所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么(me)来验证它的质量区域到(dào)底是(shì)不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的(de)高清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多(duō)星系似(shì)乎被(bèi)拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西(xī)的引力，会(huì)使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞或者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当人(rén)们对子弹星系(xì)团观(guān)测的时候，发现它(tā)的大质量区域(yù)并(bìng)不是在(zài)中间(jiān)，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星(xīng)团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗物质则直接(jiē)通过了(le)这个区域，并在两边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也(yě)被认(rèn)为是(shì)暗物质存在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

正方形的棱长是什么意思，正方形的棱长是什么什么叫棱长 data-ratio="0.5929919137466307" data-type="jpeg" data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/3b484d043bd3430.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

除此之(zhī)外(wài)，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年(nián)之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的微波辐射(shè)。其中(zhōng)红色的部分表示(shì)温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实(shí)际(jì)上它们(men)之(zhī)间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通(tōng)过对前景(jǐng)背景分离(lí)后的(de)二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没(méi)有暗物质，图形看(kàn)起来不应该是(shì)这(zhè)样(yàng)的，而随(suí)着(zhe)暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星系当中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要(yào)的(de)暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的(de)。这(zhè)就意味着。

用(yòng)了一个简单的理论框架(jià)，就很好地解释了(le)很多不(bù)同的观测结果。而(ér)暗(àn)物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如果能(néng)够(gòu)找到(dào)这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什(shén)么(me)？科(kē)学(xué)家们(men)已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻(xún)找(zhǎo)这些(xiē)不同的目(mù)标粒子所需(xū)要的实(shí)验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学家们已经进(jìn)行了超(chāo)过50次的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实(shí)质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方，意大利(lì)的格(gé)兰萨(sà)索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地(dì)下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测(cè)器(qì)，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人(rén)们发(fā)现了一个(gè)有趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科(kē)学家认为(wèi)这可能(néng)是人(rén)类发现暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太(tài)阳(yáng)系正在(zài)以220公里/秒的(de)速度围绕着(zhe)银河系(xì)进(jìn)行移动，那(nà)么如果暗(àn)物(wù)质(zhì)存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗(àn)物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半正方形的棱长是什么意思，正方形的棱长是什么什么叫棱长年的时间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向与太阳环绕(rào)银河系(xì)的方(fāng)向是(shì)一致的，而另外(wài)半年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的(de)时候，地(dì)球与太阳的方向正(zhèng)好达(dá)到完(wán)全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流(liú)最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是(shì)这并(bìng)不(bù)影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用(yòng)来解释，研究(jiū)人(rén)员们所观测到的(de)周期性(xìng)信(xìn)号。当然也可能(néng)有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期(qī)信号的差异(yì)也(yě)可能是温度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在南(nán)半球建立了一个(gè)几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的(de)季节(jié)与之(zhī)前(qián)的实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流(liú)的运动(dòng)特(tè)征和(hé)第一个(gè)实验室(shì)是(shì)一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了。但是(shì)由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截(jié)至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太空望(wàng)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(tā)的宽(kuān)视(shì)场仪器提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其(qí)中一(yī)个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的(de)结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验(yàn)室粒子天体物理中心(xīn)的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它(tā)们(men)极(jí)有可能(néng)拥有另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进化的(de)一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤(gū)单呢(ne)？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角落的(de)行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的(de)效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持(chí)是(shì)我更新的(de)动力！

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