宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的(de)证据，科学(xué)家们在过去的几十(shí)年(nián)当中进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期实(shí)验(yàn)，但(dàn)是却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一(yī)个地方，在1687年出(chū)版的自(zì)然(rán)哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发(fā)表了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往(wǎng)后(hòu)的几百年来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合万(wàn)有引力(lì)定律的(de)时候，他们就会(huì)知道(dào)，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天体通过引力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天(tiān)王星运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并(bìng)且发现了(le)海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定律所取得重大(dà)天文成就(jiù)的(de)例子。但(dàn)是(shì)这些发(fā)现都(dōu)是(shì)在恒(héng)星系统的尺度(dù)当中，可当(dāng)我们上升(shēng)到星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由(yóu)数千个星(xīng)系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用(yòng)到(dào)两种方法，循序渐进是什么意思解释，女生说循序渐进是什么意思当两种方(fāng)法结(jié)果一致(zhì)，就(jiù)可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是(shì)测量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是利(lì)用(yòng)光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中的各个星系相(xiāng)对于星(xīng)系(xì)团的运动(dòng)速度。当(dāng)测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发(fā)座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光(guāng)的形式所存在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力(lì)是(shì)无法(fǎ)将它们(men)束缚(fù)在(zài)星系团内的(de)，它们(men)早就应该被抛出星系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一种神秘的力(lì)量在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维基提出(chū)了这样部分(fēn)不可见的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分(fēn)的(de)质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一(yī)次出(chū)现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯特(tè)福(fú)特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运(yùn)行速(sù)度就会越慢(màn)。但是他们观测的(de)结(jié)果却让人感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中(zhōng)心距(jù)离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外(wài)围的(de)恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就是测(cè)量星系(xì)当中(zhōng)气(qì)体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中心的距离(lí)，以(yǐ)及(jí)在(zài)Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速(sù)度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通(tōng)过射电(diàn)望(wàng)远镜测量(liàng)了距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并(bìng)不符(fú)合牛顿的力(lì)学定律。我们的太(tài)阳系(xì)也不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根(gēn)据(jù)万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的(de)运行速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太(tài)阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这(zhè)种向(xiàng)心(xīn)加速度的原(yuán)因很可能就是存在(zài)着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存(cún)在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算(suàn)在(zài)星(xīng)系当中暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物(wù)质并不(bù)是唯一(yī)可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们(men)发现，几乎(hū)没有引力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大(dà)小和银河(hé)系(xì)不多，但是星(xīng)系(xì)当中存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河(hé)系(xì)的千(qiān)分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学(xué)家(jiā)们(men)使用最先进的望(wàng)远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的物质和(hé)力学定(dìng)律来(lái)解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另(lìng)一个大(dà)星系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对(duì)引力的(de)理解还不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空(kōng)间中的工(gōng)作方式(shì)是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行星系尺(chǐ)度(dù)中的(de)天体会沿着(zhe)它们的(de)轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升到星(xīng)系和(hé)星团的尺度，引力之(zhī)间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方式。对于(yú)在(zài)星系团之间的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了(le)外部场效应的概(gài)念(niàn)，指的是(shì)在数百万光年(nián)的规模上，巨大(dà)的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我(wǒ)们需要对现(xiàn)在的(de)物理(lǐ)定(dìng)律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也让(ràng)很多(duō)人认(rèn)为暗(àn)物质假说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还(hái)有关于(yú)暗物质存(cún)在的其(qí)他(tā)的理论(lùn)证据，这些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论所没法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的(de)普通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际(jì)气体(tǐ)的相互(hù)作用(yòng)就会导致(zhì)温(wēn)度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大(dà)幅降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来(lái)验证它的质量区域到底是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回(huí)了(le)宇宙当中第一张全(quán)彩的(de)高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨大的形(xíng)变。其实这些星系本(běn)身并不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是(shì)韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了什么(me)问题(tí)，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球(qiú)上的(de)观测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大(dà)质量(liàng)的东西的(de)引力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效(xiào)应。这个(gè)巨大的(de)天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗(àn)物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹星(xīng)系(xì)团观(guān)测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方(fāng)法就(jiù)是当星团发生全(quán)部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测(cè)到的质(zhì)量(liàng)气体被(bèi)卡(kǎ)在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研(yán)究也(yě)被认为是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经(jīng)过了130多(duō)亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部(bù)分表示温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝色则表示(shì)相对(duì)较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之(zhī)一(yī)。

科学家们通过(guò)对(duì)前(qián)景背景分离后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)没有(yǒu)暗物(wù)质，图(tú)形看起来不(bù)应该是这样的(de)，而(ér)随着(zhe)暗物(wù)质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了(le)匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背景辐(fú)射的测量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大约是普通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星运(yùn)动所需要的暗(àn)物(wù)质(zhì)比例(lì)是一(yī)致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同(tóng)的观测结果。而暗物(wù)质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质存在循序渐进是什么意思解释，女生说循序渐进是什么意思的实(shí)际证据。这种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学(xué)家(jiā)们(men)已(yǐ)经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这(zhè)些不同的(de)目(mù)标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规(guī)物质相互(hù)作(zuò)用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的(de)实验(yàn)，却(què)没有任何实质性的(de)发现，除(chú)了一个地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最大(dà)的地(dì)学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测(cè)器(qì)，一直致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学(xué)家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事(shì)情(qíng)。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一(yī)个直(zhí)接证据(jù)。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质会产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太(tài)阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿(chuān)越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中(zhōng)会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一(yī)致的，而另外半年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候(hòu)，地球与太(tài)阳(yáng)的方向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达(dá)到了(le)最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的(d循序渐进是什么意思解释，女生说循序渐进是什么意思e)有效性。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究人(rén)员(yuán)们所(suǒ)观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的(de)情(qíng)况，造成这种年度周期(qī)信号的差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游(yóu)客的数量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又(yòu)在南(nán)半球建立(lì)了(le)一个几乎相同的(de)实验室，这里的(de)季节与之(zhī)前的(de)实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特(tè)征和第(dì)一个实验室(shì)是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果在这(zhè)里可以(yǐ)得(dé)到(dào)相同的(de)信号(hào)，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所存(cún)在的(de)非常有力的(de)证据了。但(dàn)是由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的(de)结(jié)果，我(wǒ)们只能(néng)拭目以待(dài)了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家(jiā)丹(dān)琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另一(yī)种神秘(mì)的(de)效应，这种暗物(wù)质(zhì)效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当(dāng)中生命的诞(dàn)生(shēng)，或(huò)者说是生命进(jìn)化的(de)一个重要(yào)因素。

如果这一理论得(dé)到(dào)进一步(bù)的证实，那么(me)遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗(àn)物质会不(bù)会意味(wèi)着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某(mǒu)个(gè)角落的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在通过这样(yàng)的效应创造(zào)生(shēng)命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的大前提(tí)是要先找到(dào)暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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