宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存(cún)在的证据(jù)，科学家们在过(guò)去的几十(shí)年当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却(què)没有(yǒu)发(fā)现(xiàn)任何(hé)的有效(xiào)证(zhèng)据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年(nián)来(lái)，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时(shí)候(hòu)，他们就会知道(dào)，周围(wéi)一定有未知的(de)天体通过(guò)引(yǐn)力(lì)在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算(suàn)并且(qiě)发现(xiàn)了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用(yòng)万有引力(lì)定律所取得(dé)重大(dà)天文成(chéng)就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升到星(xīng)系或(huò)者是星团的(de)尺度(妥否的意思是什么，妥否的用法dù)，事(shì)情(qíng)就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威(wēi)基正在研究和测量后发(fā)星系团的(de)质(zhì)量。这是一(yī)个由数千个星系所组成的(de)巨(jù)大星系团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚在一(yī)起。测量星系团的(de)质量一般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第(dì)一种是获得其"光度(dù)学(xué)的(de)质(zhì)量(liàng)"，需要的(de)数(shù)据是测(cè)量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红移(yí)测量(liàng)星系(xì)团中的各个星系相对于星系(xì)团(tuán)的运动速(sù)度。当测量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了(le)，“动力学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要(yào)快得(dé)多，按照牛顿的运动学(xué)定(dìng)律，仅靠(kào)这(zhè)些可(kě)见星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的(de)力(lì)量在起作用(yòng)，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于(yú)某种隐形的物质。

妥否的意思是什么，妥否的用法a-type="jpeg" data-w="1479" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此，兹维基提(tí)出(chū)了这样部分(fēn)不可(kě)见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当时的人(rén)们对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却(què)让人(rén)感到不(bù)可思议(yì)。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定(dìng)律，在星系(xì)当中如(rú)果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科(kē)学家们会(huì)使用一(yī)种相(xiāng)对标(biāo)准的(de)方(fāng)法来解(jiě)释暗(àn)物(wù)质的(de)存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电望远镜测量了距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不符(fú)合(hé)牛顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行计(jì)算，太阳系的运行(xíng)速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳系正在(zài)以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远大于理论速度，那(nà)么(me)产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可能就是存(cún)在(zài)着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在(zài)了(le)一起。

也是(shì)从这时(shí)开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估算在星系(xì)当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的(de)研(yán)究(jiū)当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会出(chū)现(xiàn)速度上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家们使(shǐ)用最先进的(de)望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量(liàng)之(zhī)后(hòu)，发现星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动(dòng)是(shì)可以用正(zhèng)常的(de)物质(zhì)和(hé)力学(xué)定律来解释的(de)。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另一个大星(xīng)系剥(bō)离了。奇怪(guài)的(de)是，它(tā)的附近没有任何星系存在(zài)。造(zào)成这(zhè)些(xiē)现象的除了(le)暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可(kě)能就是人类(lèi)对引力(lì)的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作(zuò)方式是(shì)不同的(de)，这(zhè)意(yì)味着在(zài)行星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指的(de)是在数百万(wàn)光年(nián)的(de)规模(mó)上，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会(huì)产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我(wǒ)们需要对现在(zài)的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质存(cún)在(zài)的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德(dé)理论所没(méi)法(fǎ)解(jiě)释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系(xì)团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似(shì)这样的星团，它(tā)们大部分(fēn)的(de)普(pǔ)通质量都在星系的气(qì)体当(dāng)中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温度(dù)的急剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团(tuán)大(dà)部分(fēn)的质量将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地看到很多星(xīng)系(xì)似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的(de)形(xíng)变。其实(shí)这(zhè)些星(xīng)系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地球(qiú)上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大质(zhì)量的(de)东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体(tǐ)可能是超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹星系团(tuán)观测的(de)时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而是(shì)在(zài)两侧。所以最好的(de)解(jiě)释(shì)方法就(jiù)是当星(xīng)团发生(shēng)全(quán)部的碰撞时(shí)，可被(bèi)观测(cè)到的质(zhì)量气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并在两边(biān)形(xíng)成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团的(de)引力透(tòu)镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今(jīn)为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多(duō)亿(yì)年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了(le)各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部(bù)分(fēn)表示温度(dù)较高的区(qū)域(yù)，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实(shí)际上它们(men)之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后(hòu)的二(èr)值图像进行连(lián)通(tōng)域(yù)提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图(tú)形(xíng)看(kàn)起来(lái)不应该是这(zhè)样的(de)，而随(suí)着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质大约是普(pǔ)通(tōng)物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系(xì)当中(zhōng)恒星(xīng)运动(dòng)所需要的(de)暗物质比例是一(yī)致的。这就(jiù)意味着。

用了一个(gè)简(jiǎn)单的理论框架，就(jiù)很(hěn)好(hǎo)地(dì)解释了很多(duō)不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电(diàn)磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于找(zhǎo)到(dào)了(le)暗(àn)物质存在的实际证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经(jīng)提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒(lì)子所(suǒ)需(xū)要的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些(xiē)看(kàn)不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不会与常规(guī)物质相(xiāng)互(hù)作用(yòng)的“暗(àn)物(wù)质”，科学家们(men)已经(jīng)进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的(de)科(kē)学家声称观(guān)测(cè)到了某种信号(hào)。经(jīng)过(guò)了20多年的数据收集(jí)，人(rén)们发(fā)现了一个(gè)有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低(dī)，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年(nián)都是一样(yàng)。一些(xiē)科学家认为这(zhè)可能(néng)是人(rén)类(lèi)发现暗(àn)物质的第一个(gè)直(zhí)接(jiē)证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质会(huì)产生周(zhōu)期性的(de)年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质(zhì)存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质(zhì)流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年(nián)则(zé)与之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这是(shì)理论上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银河系的(de)平面呈(chéng)现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这可(kě)以用(yòng)来解(jiě)释，研(yán)究人员(yuán)们(men)所观测(cè)到的周期性信号。当然也可能有其他的(de)情(qíng)况(kuàng)，造成这种年(nián)度周期信号的差(chà)异(yì)也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客(kè)的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科(kē)学(xué)家(jiā)们又(yòu)在南半球建立了一个(gè)几乎相同的(de)实验室，这里(lǐ)的季节与之前(qián)的实(shí)验室(shì)正好相反，而(ér)在(zài)这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动(dòng)特征和第一个实(shí)验室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可(kě)以(yǐ)得(dé)到相同(tóng)的信号，就可(kě)以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据(jù)了。但(dàn)是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数(shù)据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红(hóng)外(wài)仪(yí)器的(de)100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实(shí)验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一种神秘的(de)效应(yīng)，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实(shí)，那么遍(biàn)布(bù)宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创造生(shēng)命。当(dāng)然(rán)，这些推论的大前提(tí)是要(yào)先找妥否的意思是什么，妥否的用法到暗物质存在的(de)实际证据。那么小伙(huǒ)伴(bàn)们，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持(chí)是我更新的动力！

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