宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为(wèi)何(hé)会存在(zài)科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物(wù)质存在的证据，科(kē)学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了(le)超过50次的长期实验(yàn)，但(dàn)是却(què)没(méi)有发现(xiàn)任何的有效证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的(de)规(guī)律。往后的(de)几百年来(lái)，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道(dào)的异(yì)常，推(tuī)算并且(qiě)发(fā)现了海王星的(de)存(cún)在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发现都是应(yīng)用(yòng)万(wàn)有引力(lì)定律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就的例(lì)子。但是(shì)这些发(fā)现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们上升到(dào)星系或者是星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究(jiū)和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系(xì)所组成(chéng)的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量一般会(huì)使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量的范(fàn)围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第(dì)二(èr)种是动力学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系(xì)相对(duì)于(yú)星系团(tuán)的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式(shì)所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发(fā)现星(xīng)系团中很多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按照(zhào)牛顿的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在(zài)星(xīng)系团内的，它(tā)们早就(jiù)应该被抛出星(xīng)系团之外了(le)，除(chú)非(fēi)有一(yī)种神(shén)秘的(de)力量(liàng)在起作用，这种(zhǒng)力(lì)量来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提(tí)出了(le)这样部分(fēn)不可见的暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是(shì)它们却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是(shì)当(dāng)时(shí)的(de)人们(men)对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质”这个词才再(zài)一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是(shì)他们观测的(de)结果却让人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随(suí)着与中心(xīn)距(jù)离的增(zēng)加，恒星的(de)旋转速度几(jǐ)乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万有引力定律(lǜ)，在星系(xì)当(dāng)中如(rú)果没有足(zú)够大的质量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外(wài)围的恒星(xīng)早(zǎo)就被甩到宇宙当中了(le)。基于(yú)这种现象，科学(xué)家(jiā)们会使用一种相对(duì)标准的方法来解释暗(àn)物(wù)质的存在，这种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(lí)，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的(de)旋(xuán)转速度。如(rú)果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗(àn)物质(zhì)的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们(men)通(tōng)过(guò)射电望远镜测量(liàng)了距离星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不符合(hé)牛顿的(de)力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银(yín)河(hé)系(xì)的第三悬臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的(de)运(yùn)行(xíng)速(sù)度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速(sù)度，那么(me)产生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存在着一种我(wǒ)们(men)看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应(yīng)将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开(k中考体育多少分满分2023，中考体育多少分及格āi)始相信暗物质的存在。科学(xué)家(jiā)根(gēn)据(jù)星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的速度，估(gū)算在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的(de)质(zhì)量占整个星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个现象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科(kē)学家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力(lì)效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会出现速(sù)度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了(le)一个反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系(xì)不(bù)多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量却(què)只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上(shàng)，该星(xīng)系(xì)必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先(xiān)进(jìn)的(de)望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力(lì)学定律来解释(shì)的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一(yī)个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没有任(rèn)何星系(xì)存在(zài)。造(zào)成(chéng)这些(xiē)现象的除了(le)暗物质的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就是人类对引(yǐn)力的理解还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作方(fāng)式(shì)是不(bù)同的，这意味(wèi)着在行星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着它(tā)们(men)的轨道(dào)，按照我(wǒ)们(men)所理解(jiě)的方(fāng)式运(yùn)动。但是上升到星系(xì)和星团的(de)尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是(shì)不(bù)同的方式。对(duì)于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念(niàn)，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间(jiān)会(huì)产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着我们需要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也(yě)让很多人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物质存在的(de)其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所组成，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它们大(dà)部分的普通质量(liàng)都(dōu)在星(xīng)系的(de)气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞(zhuàng)的(de)时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作用就会(huì)导致温度的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的(de)质量(liàng)将位于所(suǒ)有这(zhè)些气(qì)体(tǐ)所在(zài)的中间(jiān)区域。那么(me)我(wǒ)们通过什(shén)么(me)来验证(zhèng)它(tā)的质量区域(yù)到底中考体育多少分满分2023，中考体育多少分及格是不是(shì)集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很多(duō)星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其(qí)实这些(xiē)星系(xì)本(běn)身(shēn)并不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而(ér)是(shì)这(zhè)样极(jí)遥远的天体和我们地球上的观测者之(zhī)间(jiān)。被(bèi)一个质量超级(jí)巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质量的东西的引力，会(huì)使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当人(rén)们对子弹星系团观测的(de)时候(hòu)，发现它(tā)的大(dà)质量区域并不是(shì)在中(zhōng)间(jiān)，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过(guò)了这(zhè)个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜研究也被(bèi)认为(wèi)是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多(duō)亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了各相同性的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的(de)部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对(duì)较冷的区(qū)域，但实际上它们(men)之间的温差(chà)只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进行连通(tōng)域提取和标记(jì)之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起(qǐ)来(lái)不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测(cè)量值，我们(men)需要的暗(àn)物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释(shì)星系当中恒星(xīng)运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了一个简单的理(lǐ)论(lùn)框架，就很好地解释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们(men)不参(cān)与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存在的(de)实际证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是(shì)什(shén)么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出了(le)数十种的假想(xiǎng)目标，而(ér)要(yào)寻(xún)找这些(xiē)不同的(de)目标粒子所需要(yào)的(de)实验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这(zhè)些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进(jìn)行了超过50次的实验(yàn)，却(què)没有任何实质性(xìng)的发现，除了一个(gè)地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大(dà)的地学实验(yàn)室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于(yú)寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了(le)某种信(xìn)号。经过了(le)20多(duō)年(nián)的数(shù)据收集，人(rén)们发现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中每年都(dōu)是(shì)一样。一些科(kē)学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可(kě)能是(shì)人类(lèi)发现暗(àn)物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗(àn)物质(zhì)会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太(tài)阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着(zhe)银(yín)河系(xì)进行移动，那(nà)么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的(de)速度在穿越着暗物(wù)质流(liú)，这个(gè)过(guò)程中会(huì)产生(shēng)相应的(de)振(zhèn)荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的(de)，而另(lìng)外半年则与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月(yuè)份的(de)时候(hòu)，地(dì)球(qiú)与太阳的方向正好达(dá)到完(wán)全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际(jì)的情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究人员们所观(guān)测到的周期性信号。当然(rán)也(yě)可(kě)能有其他的情(qíng)况，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的差异也(yě)可(kě)能(néng)是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分(fēn)、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的数量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南(nán)半(bàn)球建立(lì)了(le)一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前(qián)的实验(yàn)室正(zhèng)好(hǎo)相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特(tè)征和第一个实验室(shì)是(shì)一(yī)样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这里可(kě)以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质(zhì)所存在的(de)非常(cháng)有力的证据了。但(dàn)是由(yóu)于(yú)这个实(shí)验室(shì)刚刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截(jié)至(zhì)目前(qián)还无(wú)法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一(yī)台(tái)新(xīn)的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈(hā)勃(bó)望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭(shì)目以待了(le)。费米实验室(shì)粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它(tā)们(men)极有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神(shén)秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命(mìng)的(de)诞(dàn)生，或者说(shuō)是(shì)生命(mìng)进化的一(yī)个重要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那(nà)么遍(biàn)布(bù)宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质会不(bù)会意味着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行(xíng)星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样的效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么(me)小(xiǎo)伙伴(bàn)们(men)，你们觉(jué)得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动力(lì)！

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