宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科(kē)学无(wú)法解释的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究(jiū)竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行(xíng)了(le)超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发(fā)现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲(zhé)学(xué)数(shù)学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天(tiān)体运动的规(guī)律。往后(hòu)的几百年来，当天文(wén)学家们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时(shí)候(hòu)，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天(tiān)王(wáng)星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的(de)发现都(dōu)是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天文成就的例(lì)子(zi)。但是这些(xiē)发(fā)现都是(shì)在恒(héng)星系(xì)统的尺度当中银川海拔高度是多少 银川有高原反应吗，可(kě)当我们上升到(dào)星系或(huò)者是星(xīng)团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测量后发(fā)星系团的(de)质量。这是(shì)一个由(yóu)数千个(gè)星系所组成的巨(jù)大星系团，这些(xiē)星系被(bèi)引力束缚在一(yī)起。测(cè)量星(xīng)系团的质量一(yī)般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两种方(fāng)法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需(xū)要的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测(cè)量(liàng)星(xīng)系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于(yú)星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量结果出来(lái)之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的质量(liàng)消失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可(kě)见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我(wǒ)们(men)无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速(sù)度(dù)的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系团(tuán)中很(hěn)多(duō)星系的(de)速度(dù)比(bǐ)理(lǐ)论上要(yào)快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所产生的引力(lì)是无法将它们束缚(fù)在星(xīng)系(xì)团内的，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形的(de)物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词才再一次出(chū)现。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢(màn)。但是(shì)他们观(guān)测(cè)的结果却让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随(suí)着(zhe)与中心(xīn)距离的(de)增加(jiā)，恒(héng)星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在(zài)星系当(dāng)中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的(de)质量(liàng)来吸引它们(men)，这些外围的(de)恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会(huì)使(shǐ)用一种相(xiāng)对(duì)标准的方法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存在，这种方(fāng)法就是测(cè)量星系当中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异(yì)常(cháng)的结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物(wù)质(zhì)的力量进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心(xīn)更远距离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的(de)力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳(yáng)系(xì)位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据(jù)万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我(wǒ)们看(kàn)不到的(de)物质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也是从这时(shí)开始，越(yuè)来越(yuè)多的研究人员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据(jù)星系外恒(héng)星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质(zhì)的(de)质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象的(de)原因。在一项新的(de)研究当中(zhōng)，科(kē)学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学家还发现(xiàn)了(le)一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和(hé)银河(hé)系不多，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的(de)千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最(zuì)先进的望远镜对(duì)其进行了40个小时的(de)详(xiáng)细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运(yùn)动是可以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力学(xué)定律来解释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没有(yǒu)任(rèn)何(hé)星系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的(de)除了暗(àn)物(wù)质的(de)假说之外，另一(yī)种可能就是(shì)人(rén)类对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不(bù)同(tóng)尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式(shì)是不同的，这(zhè)意(yì)味(wèi)着在行(xíng)星(xīng)系尺度中的天体会(huì)沿(yán)着它们的轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作用则(zé)是不同的方式。对于(yú)在星系团之间(jiān)的相互(hù)作用，科学家还(hái)引(yǐn)入了外(wài)部(bù)场效应的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨(jù)大的质量之(zhī)间会产生对(duì)彼此特(tè)殊的效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们(men)需要(yào)对现在的物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗(àn)物质假说(shuō)理(lǐ)论(lùn)就此终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关(guān)于暗物质(zhì)存在的其他的理论(lùn)证(zhèng)据(jù)，这(zhè)些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它(tā)们大部(bù)分的普通(tōng)质量都在星系的(de)气体当(dāng)中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的(de)相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分(fēn)的(de)质量将(jiāng)位于(yú)所有这些气体所在的(de)中间区(qū)域(yù)。那么我们通(tōng)过什(shén)么来验(yàn)证它的质量(liàng)区域到底是(shì)不(bù)是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的(de)高清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大(dà)的形变。其实这(zhè)些星系(xì)本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们地(dì)球(qiú)上的观测者之间。被一个(gè)质(zhì)量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系(xì)的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的天体可能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子(zi)弹(dàn)星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就(jiù)是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通(tōng)过了(le)这个区域，并在(zài)两(liǎng)边形成(chéng)了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)的引力(lì)透(tòu)镜(jìng)研究(jiū)也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多(duō)亿年(nián)之后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景上留下了各相同(tóng)性的(de)微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们(men)通(tōng)过对前景背景分离后的二值图(tú)像进(jìn)行连通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不(bù)应该是(shì)这样(yàng)的，而随着暗物质的(de)增加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们(men)需(xū)要的暗物质(zhì)大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要(yào)的暗物质(zhì)比例是(shì)一(yī)致的。这(zhè)就意味(wèi)着。

用了(le)一个简单的理论框架(jià)，就(jiù)很好地解释了很(hěn)多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)存(cún)在(zài)着某(mǒu)种(zhǒng)类型(xíng)的粒(lì)子，它们(men)不参与任何(hé)其他的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的(de)存(cún)在，就相当(dāng)于找到了暗(àn)物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子(zi)到底是什么(me)？科学(xué)家(jiā)们已(yǐ)经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些(xiē)不同的(de)目标(biāo)粒子(zi)所(suǒ)需要的实(shí)验(yàn)方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的几十年当(dāng)中，人(rén)类为了(le)寻找这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到(dào)，几乎(hū)不会与常规物(wù)质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了超过(guò)50次的(de)实验，却(què)没有任何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利(lì)的(de)格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层楼高的(de)探测器，一直致力(lì)于(yú)寻(xún)找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一(yī)些科学家认为(wèi)这可(kě)能是人类(lèi)发(fā)现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接(jiē)证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移(yí)动(dòng)，那么如(rú)果(guǒ)暗(àn)物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们(men)也在以这(zhè)样的速度在穿越着(zhe)暗物(wù)质(zhì)流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向是(shì)一(yī)致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方(fāng)向(xiàng)正好(hǎo)达到完(wán)全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快(kuài)的(de)时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了(le)60度的倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释(shì)，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当然(rán)也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成这(zhè)种年度周(zhōu)期信(xìn)号的(de)差(chà)异也可(kě)能是温(wēn)度(dù)、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的(de)水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南(nán)半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相同(tóng)的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而(ér)在这(zhè)里，地(dì)球(qiú)穿(chuān)过暗物质流(liú)的(de)运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在(zài)的非常有(yǒu)力的(de)证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数(shù)据银川海拔高度是多少 银川有高原反应吗支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外(wài)仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体(tǐ)物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质存在，它(tā)们(men)极有可(kě)能拥有(yǒu)另一种神(shén)秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生命进化的一个重(zhòng)要因(yīn)素。

如(rú)果这一(yī)理论(lùn)得到进一步的(de)证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会(huì)意味(wèi)着人类并不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过(guò)这(zhè)样的效应(yīng)创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要先(xiān)找到暗物质存在(zài)的实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗(àn)物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新(xīn)的动力！

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