宇宙(zhòu)是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会(huì)存在(zài)科学(xué)无法解(jiě)释(shì)的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什么(me)？人类为了寻找暗(àn)物质存(cún)在(zài)的证据(jù)，科(kē)学家们(men)在过去的几十年(nián)当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没(méi)有发现任何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了(le)万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合(hé)万有引力(lì)定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定(dìng)有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过天王星运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引(yǐn)力定律所取得重大天文(wén)成就(jiù)的例子(zi)。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升(shēng)到(dào)星系或者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团(tuán)的质量。这是一个由数(shù)千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系团，这些星系被(bèi)引力束(shù)缚在(zài)一起。测量星系团的质量一(yī)般会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方(fāng)法结(jié)果一致，就可以(yǐ)确定其(qí)质量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测(cè)量各个星(xīng)系的光度。

第二种是(shì)动(dòng)力学质量的计(jì)算，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测(cè)量星(xīng)系(xì)团中的(de)各(gè)个星系相(xiāng)对于星系(xì)团的运动速度。当(dāng)测量结(jié)果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见(jiàn)光的(de)形(xíng)式所存(cún)在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星系的(de)速(sù)度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿(dùn)的(de)运动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们早就应该(gāi)被抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源于某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占据(jù)着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一(yī)种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这(zhè)个词才再一(yī)次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是根据牛(niú)顿的万有引力定律(lǜ)，在星系(xì)当(dāng)中如(rú)果没有(yǒu)足够大的质量来(lái)吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被(bèi)甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了(le)。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会使用一种相对标(biāo)准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物(wù)质的存在，这(zhè)种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距离(lí)，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过(guò)射电(diàn)望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星系中心更(gèng)远距离的(de)氢元素，发(fā)现它(tā)们的(de)旋转速(sù)度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河(hé)系的(de)第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银(yín)河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远大于(yú)理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因很可(kě)能就是存在(zài)着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的(de)引力(lì)效应将星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也是(shì)从(cóng)这时开(kāi)始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究人(rén)员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗(àn)物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质(zhì)量(liàng)的(de)85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不是(shì)唯(wéi)一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速(sù)度上(shàng)的微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存(cún)在的恒星数量却只有银河(hé)系的千(qiān)分之一(yī)。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会(huì)分崩离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进(jìn)行了40个(gè)小时的详细(xì)测(cè)量之后，发现星(xīng)系(xì)中(zhōng)的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那(nà)么(me)又有人提出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除了(le)暗物质(zhì)的(de)假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是(shì)不同的(de)，这意味着在行星(xīng)系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运(yùn)动(dòng)。但(dàn)是上升(shēng)到星系(xì)和星(xīng)团的(de)尺度，引力之间的相互(hù)作用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学家(jiā)还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万(wà苯可以和溴水发生反应吗为什么，苯可以和溴水发生加成反应吗n)光(guāng)年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们(men)需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这些(xiē)发现也(yě)让很多人认为暗(àn)物质假说理论(lùn)就(jiù)此终结(jié)。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德理论所没(méi)法解释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个(gè)碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所(suǒ)组(zǔ)成(chéng)，类似这样的(de)星团，它们(men)大部分的普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这(zhè)些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么来(lái)验证(zhèng)它的(de)质量区域(yù)到底是(shì)不是集中(zhōng)在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看(kàn)到(dào)很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其实这些(xiē)星系(xì)本身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜出了什么(me)问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的天体和我们(men)地(dì)球上的观测(cè)者之间。被一(yī)个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西的(de)引力，会使身后更遥远星系的(de)光都发(fā)生(shēng)了(le)扭(niǔ)曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是超(chāo)大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时(shí)候，发现(xiàn)它(tā)的大质量区域并(bìng)不(bù)是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星(xīng)团发(fā)生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了(le)中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接(jiē)通过了这个区域，并在两边形(xíng)成了(le)引(yǐn)力透镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也被认(rèn)为是暗物(wù)质存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开(kāi)始(shǐ)，38万年(nián)之(zhī)后，可见光终于(yú)可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示(shì)温度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对(duì)较(jiào)冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上它们(men)之(zhī)间的温差(chà)只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该(gāi)是(shì)这样的(de)，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测(cè)量值，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解释星(xīng)系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的(de)理论框架(jià)，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质(z苯可以和溴水发生反应吗为什么，苯可以和溴水发生加成反应吗hì)就是(shì)宇宙当中存在着(zhe)某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通(tōng)过引(yǐn)力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这(zhè)种粒(lì)子的存在，就相当于找到了(le)暗物质存(cún)在的(de)实(shí)际证据。这种粒子到底是什(shén)么(me)？科学家们已经提出了(le)数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子(zi)所需要的(de)实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为(wèi)了(le)寻(xún)找(zhǎo)这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的(de)发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的(de)地学实验室(shì)，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三(sān)层(céng)楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的(de)周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观(guān)测到(dào)了某种信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数据(jù)收(shōu)集，人们(men)发现了一个(gè)有趣的事(shì)情。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科(kē)学(xué)家认(rèn)为这可能(néng)是人类(lèi)发(fā)现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕着银河系进(jìn)行移动，那么(me)如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着(zhe)我们也在(zài)以(yǐ)这样的速度在穿越着(zhe)暗物(wù)质流，这个过(guò)程(chéng)中会产生相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向与太阳环(huán)绕银河系的方(fāng)向是(shì)一致的，而(ér)另外半年(nián)则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实(shí)际的(de)情况(kuàng)中，太阳(yáng)系(xì)相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影响这(zhè)个理(lǐ)论的有效性。

因此科学(xué)家认(rèn)为这可(kě)以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可(kě)能有其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信号的(de)差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山(shān)上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科(kē)学家(jiā)们又在(zài)南半球(qiú)建立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的(de)实验(yàn)室(shì)，这(zhè)里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非常有力的证据了(le)。但(dàn)是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截(jié)至(zhì)目前还无法(fǎ)提供(gōng)相(苯可以和溴水发生反应吗为什么，苯可以和溴水发生加成反应吗xiāng)应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用(yòng)途就(jiù)是(shì)探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能(néng)拭(shì)目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们极(jí)有(yǒu)可能拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质(zhì)效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生(shēng)命的诞生(shēng)，或(huò)者(zhě)说是生命进化的一个重要(yào)因(yīn)素(sù)。

如果这一理论得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的行星上(shàng)，暗(àn)物(wù)质正在通(tōng)过(guò)这样的效应创造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是要先找到(dào)暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

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