宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科学(xué)无(wú)法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的(de)几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发(fā)现任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后(hòu)的(de)几百年来，当天文学家们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合(hé)万(wàn)有引力定律的(de)时(shí)候，他们就会知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未知的天体通过引(yǐn)力在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶(yé)就通(tōng)过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有引力(lì)定律(lǜ)所取得重大天文(wén)成就(jiù)的例子。但是(shì)这(zhè)些发(fā)现(xiàn)都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两种方法结(jié)果一致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其"光(guāng)度(dù)学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各(gè)个(gè)星系的光度。

第二种是(shì)动(dòng)力学质(zhì)量的(de)计(jì)算，是利用光(guāng)谱红移(yí)测量星(xīng)系团中的(de)各(gè)个星系相对(duì)于星系(xì)团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失(shī)了(le)，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现星系团(tuán)中(zhōng)很多(duō)星(xīng)系的速(sù)度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系(xì)团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却(què)占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的(de)质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在(zài)其轨道上的运行速(sù)度就会(huì)越慢。但是他们(men)观测的结果却(què)让人感到(dào)不可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎保持不变。可(kě)是(shì)根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来(lái)吸(xī)引(yǐn)它们，这些(xiē)外围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解(jiě)释(shì)暗物质的(de)存(cún)在，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气体的(de)旋转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的力量(liàng)进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更远距(jù)离(lí)的氢元(yuán)素，发现它们的旋(xuán)转速度并(bìng)不符合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银(yín)河系(xì)的第三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速(sù)度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系(xì)旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远远大(dà)于(yú)理论(lùn)速(sù)度，那(nà)么产生以上这(zhè)种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可(kě)能就是存在着一种我们(men)看不(bù)到的(de)物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从(cóng)这时开(kāi)始(shǐ)，越来(lái)越多的研(yán)究人员开(kāi)始相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速度，估算在(zài)星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯一(yī)可(kě)以(yǐ)解释这个现象的原(yuán)因。在一(yī)项(xiàng)新的(de)研究(jiū)当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小(xiǎo)和(hé)银(yín)河系不(bù)多，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的(de)恒星(xīng)数量却(què)只有银河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在(zài)暗物(wù)质，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家们(men)使用(yòng)最先进的(de)望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个小时的(de)详(xiáng)细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中的(de)恒星运动是可(kě)以用正常的(de)物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又(yòu)有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何(hé)星(xīng)系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可(kě)能(néng)就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力(lì)很可能在不(bù)同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式是不(bù)同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们(men)的轨道，按照我们所理(lǐ)解的(de)方式(shì)运动。但是(shì)上升到星系和(hé)星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间的(de)相互作(zuò)用(yòng)则是不(bù)同的方式。对于在星系(xì)团之间的相(xiāng)互作(zuò)用，科(kē)学家(jiā)还引入了外(wài)部场效应的(de)概念，指的是在数百万光年的(de)规模(mó)上，巨大(dà)的质量之(zhī)间(jiān)会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意(yì)味着我们需(xū)要对(duì)现在的物理定(dìng)律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中2004年后勤工程学院有专科吗 后勤工程学院可以当兵吗还有关于暗物(wù)质存(cún)在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理(lǐ)论证据(jù)是(shì)蒙德(dé)理论所没(méi)法解释(shì)的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿(yì)光(guāng)年的子弹(dàn)星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样(yàng)的(de)星团，它(tā)们大部分的普通质量都在(zài)星(xīng)系的气体当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在(zài)理(lǐ)论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质(zhì)量(liàng)将位于所(suǒ)有这些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区域。那么我们(men)通过什么来(lái)验证它的质量(liàng)区域到底是不(bù)是(shì)集(jí)中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一(yī)张(zhāng)全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我(wǒ)们可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多(duō)星系似乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这(zhè)样极(jí)遥(yáo)远(yuǎn)的(de)天体和我们地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量(liàng)超级巨大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质(zhì)量(liàng)的(de)东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更(gèng)遥(yáo)远星系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或(huò)者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹星系(xì)团(tuán)观测的时候，发(fā)现它的(de)大质(zhì)量(liàng)区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质(zhì)量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了(le)这个区域，并在两边(biān)形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力(lì)透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温(wēn)度较高的(de)区域(yù)，蓝色(sè)则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科(kē)学(xué)家(jiā)们通过对前景(jǐng)背景分离(lí)后的二值图像(xiàng)进行连通域(yù)提取和标记(jì)之后(hòu)发(fā)现，如(rú)果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图(tú)形看起来不(bù)应该是这样的，而随(suí)着暗物质(zhì)的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射(shè)的测量值(zhí)，我们需要(yào)的暗(àn)物(wù)质大(dà)约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释星系(xì)当中(zhōng)恒星(xīng)运(yùn)动所需要(yào)的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很好地解释了很(hěn)多(duō)不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何(hé)其(qí)他的电磁作(zuò)用，只通过引力(lì)来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存(cún)在的实际(jì)证据(jù)。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的(de)假想(xiǎng)目(mù)标，而要(yào)寻(xún)找这些不(bù)同的(de)目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不(bù)相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已经进行(xíng)了(le)超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的(de)发现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处(chù)的(de)地下矿井当中，藏着地(dì)球上(shàng)最(zuì)大(dà)的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器(qì)，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集(jí)，人们(men)发现了(le)一(yī)个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降(jiàng)到(dào)最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年(nián)都(dōu)是一(yī)样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能(néng)是人类发现暗物(wù)质的第一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗(àn)物(wù)质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环(huán)绕银(yín)河(hé)系的(de)方向(xiàng)是一致的，而(ér)另外(wài)半年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银(yín)河(hé)系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研(yán)究人(rén)员们(men)所(suǒ)观测到(dào)的(de)周期性(xìng)信(xìn)号。当然也(yě)可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周(zhōu)期信号(hào)的(de)差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的(de)数量也(yě)符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的(de)实验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运动特(tè)征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相(xiāng)同(tóng)的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有力的证据了。但是(shì)由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截至目前(qián)还无(wú)法(fǎ)提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南(nán)希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提(tí)供(gōng)的(de)视野是哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个(gè)关键的用(yòng)途就是探(tàn)索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能(néng)拭目以待(dài)了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒(lì)子天(tiān)体物理中心(xīn)的科学(xué)家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说(shuō)是(shì)生(shēng)命进(jìn)化的(de)一个重要因素。

如果这一(yī)理(lǐ)论得到进一步(bù)的证(zhèng)实，那(nà)么(me)遍布(bù)宇宙当中的暗物质(zhì)会(huì)不会意味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某(mǒu)个(gè)角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造生(shēng)命(mìng)。当然(rán)，这些推论的(de)大前提是(shì)要先找到暗物质存(cún)在(zài)的实际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你(nǐ)的支持是(shì)我更新的动力！

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