宇宙是(shì)“人为制(zhì)造”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什(shén)么(me)？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质存在的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过去的几十(shí)年当中进行了超过50次(cì)的长期实(shí)验，但(dàn)是却没有发现任何(hé)的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书(shū)中，埃萨(sà)克牛(niú)顿(dùn)发表(biǎo)了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运(yùn)动的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当(dāng)天文(wén)学家们(men)发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合(hé)万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)的(de)时候，他们(men)就会(huì)知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的天体通过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并且(qiě)发现了海王星(xīng)的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现都(dōu)是应用万有引力定律(lǜ)所取得(dé)重大天文成就(jiù)的例子。但是(shì)这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事(shì)情就(jiù)开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发(fā)星系(xì)团的质(zhì)量(liàng)。这是一(yī)个由数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一(yī)般(bān)会(huì)使用到两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学(xué)的质量"，需要的数据是(shì)测量各个星系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的计(jì)算，是(shì)利(lì)用光谱(pǔ)红移测(cè)量星系团中的(de)各个(gè)星系相对于星系团的(de)运(yùn)动速(sù)度。当(dāng)测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然(rán)是(shì)“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式(shì)所存在，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的(de)速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛(niú)顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所产生的引(yǐn)力是无法将(jiāng)它(tā)们束缚(fù)在星系(xì)团内的(de)，它们早就应该被(bèi)抛出星(xīng)系团之外(wài)了，除(chú)非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质。

太监割掉的是哪些部位，太监为什么割掉的是哪些部位c="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此，兹维基提出了这(zhè)样部(bù)分不可见的暗质(zhì)，它不发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人们对这(zhè)样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词(cí)才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测(cè)仙女(nǚ)座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中(zhōng)心越远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观(guān)测的(de)结果却(què)让人感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几(jǐ)乎保持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没有足够大(dà)的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围的(de)恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们(men)会使(shǐ)用一(yī)种(zhǒng)相(xiāng)对(duì)标准的(de)方法(fǎ)来(lái)解释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星系(xì)当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星系中(zhōng)心的距离(lí)，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异常(cháng)的结果，就(jiù)认(rèn)为(wèi)是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们(men)通(tōng)过射(shè)电(diàn)望远镜测量了(le)距(jù)离星系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们的太阳(yáng)系也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系(xì)的第(dì)三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么产生以上这种向心(xīn)加速度的(de)原因很(hěn)可能就是存在着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效应(yīng)将星(xīng)系聚集(jí)在(zài)了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多(duō)的研究(jiū)人员开始相信暗物(wù)质的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可(kě)以解释(shì)这个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没(méi)有引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另(lìng)外，天(tiān)文学(xué)家(jiā)还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离(lí)地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河系不(bù)多(duō)，但是(shì)星系当(dāng)中存在(zài)的恒星数量却只有银河系的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学(xué)家们使用最先进(jìn)的望远镜对其(qí)进行了(le)40个小时的详细测量(liàng)之后，发(fā)现星系中的(de)恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和(hé)力(lì)学(xué)定律来(lái)解释的(de)。那么又有人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗(àn)物质，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系(xì)存在。造成(chéng)这(zhè)些现(xiàn)象(xiàng)的(de)除了(le)暗物质的(de)假说(shuō)之外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度(dù)中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方(fāng)式运(y太监割掉的是哪些部位，太监为什么割掉的是哪些部位ùn)动。但是(shì)上(shàng)升到星系(xì)和星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是(shì)不同的方式。对(duì)于在星(xīng)系(xì)团之(zhī)间(jiān)的相互作用，科学(xué)家(jiā)还引入(rù)了外部场效(xiào)应的概念，指的是在(zài)数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我(wǒ)们(men)需要对(duì)现(xiàn)在的物(wù)理(lǐ)定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发现也让很多(duō)人认为(wèi)暗物质(zhì)假说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物(wù)质存在的(de)其(qí)他的理论(lùn)证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据是(shì)蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的子(zi)弹星系(xì)团，由(yóu)两个碰撞的(de)星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大部分的(de)普通质(zhì)量都在星系(xì)的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气体的(de)相(xiāng)互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部(bù)分的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证它(tā)的质量区(qū)域(yù)到底是不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩的(de)高清照片，在(zài)照片中我们(men)可以明显地看到(dào)很多星系似乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜(jìng)出了什(shén)么(me)问(wèn)题(tí)，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和我们(men)地(dì)球上的观测者之间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系(xì)的光都发生了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这(zhè)个(gè)巨(jù)大的天(tiān)体(tǐ)可能是超大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是(shì)暗(àn)物质。

所(suǒ)以当人们对子(zi)弹(dàn)星系团观(guān)测(cè)的时(shí)候，发(fā)现它的(de)大质量(liàng)区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方法就是(shì)当星(xīng)团发(fā)生全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到的(de)质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过(guò)了这(zhè)个区(qū)域，并在(zài)两边形成了(le)引力透镜。对(duì)子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是(shì)暗(àn)物质存在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中(zhōng)红色的部(bù)分(fēn)表示温度较(jiào)高的区(qū)域(yù)，蓝色(sè)则(zé)表示(shì)相对(duì)较(jiào)冷的区域(yù)，但(dàn)实际上(shàng)它们(men)之间(jiān)的温差只有万(wàn)分之一(yī)。

科(kē)学家们通(tōng)过对前景背(bèi)景分离后的二(èr)值图像(xiàng)进(jìn)行连通(tōng)域(yù)提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗(àn)物质，图(tú)形看(kàn)起来不(bù)应该是(shì)这样的，而(ér)随着(zhe)暗(àn)物质的(de)增加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微(wēi)波(bō)背景(jǐng)辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要的暗物(wù)质比例是一(yī)致的。这就意味(wèi)着。

用了一(yī)个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了很多(duō)不同的(de)观测(cè)结(jié)果。而暗物(wù)质的(de)本(běn)质(zhì)就是(shì)宇宙当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它(tā)们不参与(yǔ)任何其(qí)他的电磁作用，只通过(guò)引力来(lái)相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗(àn)物质(zhì)存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的(de)实验(yàn)方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的(de)几十年当中，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进行了(le)超过(guò)50次的实验，却没(méi)有任(rèn)何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山，隶(lì)属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地(dì)下(xià)矿井(jǐng)当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室(shì)，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗物(wù)质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家(jiā)声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年的数(shù)据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个(gè)有趣的(de)事情。探测率(lǜ)会在(zài)每年(nián)的6月份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样(yàng)。一(yī)些科学家认(rèn)为这可(kě)能是(shì)人类发现(xiàn)暗(àn)物质(zhì)的第(dì)一(yī)个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周(zhōu)期(qī)性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的(de)振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是(shì)一致(zhì)的，而另(lìng)外半年则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月份的时候(hòu)，地(dì)球(qiú)与太太监割掉的是哪些部位，太监为什么割掉的是哪些部位(tài)阳的方向正好达到完全一致，这是(shì)理论上地球穿越(yuè)暗物质(zhì)流最(zuì)快的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这(zhè)并不影响这个理论的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观(guān)测到的周期(qī)性信号。当(dāng)然也可(kě)能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信号的差异也(yě)可能是(shì)温度(dù)、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客(kè)的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里可以得到相同的信(xìn)号，就可(kě)以成(chéng)为暗(àn)物质所(suǒ)存在(zài)的非常有力的证据了(le)。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以截至目前还(hái)无法提(tí)供相应的数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新(xīn)的望远镜(jìng)，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器提供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其(qí)中(zhōng)一(yī)个关键的用途就是探索暗(àn)物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测(cè)的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬研究发(fā)现，如果暗物(wù)质(zhì)存(cún)在，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一种神(shén)秘(mì)的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生命进化(huà)的(de)一个(gè)重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单(dān)呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落的(de)行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通过这样(yàng)的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗(àn)物质存(cún)在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底(dǐ)存不(bù)存在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动力(lì)！

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