宇宙是(shì)“人为(wèi)制造”的(de)？为何会存在科(kē)学(xué)无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据(jù)，科学家们在过去(qù)的几十年当中进行(xíng)了(le)超过50次的长期(qī)实验，但是却没(méi)有发现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了(le)万有引力定律，它(tā)揭示了(le)宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后(hòu)的几百年(nián)来(lái)，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行轨道出(chū)现(xiàn)异(yì)常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未(wèi)知的天体通过(guò)引(yǐn)力在摄动它的轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是(shì)应用万有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得(dé)重(zhòng)大天(tiān)文成就(jiù)的例子。但是这些发现(xiàn)都是(shì)在(zài)恒星(xīng)系(xì)统的尺度当中，可当我们(men)上升到星系或者(zhě)是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡(guǐ)异(yì)了。

角鲨烷能天天用吗，为什么医生不建议用烟酰胺g="async" data-ratio="0.5500910746812386" data-type="jpeg" data-w="1647" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/7e58e8fcd62ac7f.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗(fú)里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研(yán)究(jiū)和测量后发星系团的质量(liàng)。这(zhè)是(shì)一(yī)个由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系(xì)被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的(de)质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果一致，就可以确定其(qí)质(zhì)量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的各(gè)个(gè)星系相对于星系团(tuán)的运(yùn)动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了(le)，或者(zhě)说这(zhè)99%的质(zhì)量并(bìng)不(bù)以(yǐ)可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在(zài)测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星(xīng)系(xì)的速度比理论上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束(shù)缚在星系(xì)团内的，它们早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外了(le)，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这(zhè)种力(lì)量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这样部分(fēn)不可(kě)见的暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它们却占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部(bù)分的(de)质量。只是当时(shí)的人们对(duì)这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个词才(cái)再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在观测仙(xiān)女座星(xīng)系(xì)中(zhōng)角鲨烷能天天用吗，为什么医生不建议用烟酰胺的恒(héng)星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心(xīn)越远的(de)恒星在其轨(guǐ)道(dào)上(shàng)的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结(jié)果却让人感到(dào)不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒(héng)星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持(chí)不(bù)变。可是根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来(lái)解释暗物质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星系当中气体在(zài)X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学(xué)家(jiā)们通过射电望远镜测(cè)量了距离(lí)星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的(de)氢(qīng)元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不符(fú)合牛(niú)顿的力(lì)学定(dìng)律。我(wǒ)们(men)的(de)太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河(hé)系的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离银(yín)河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年，根据(jù)万(wàn)有引力定律进(jìn)行计算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个(gè)实际速度(dù)远远大于理论速度，那(nà)么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可能就是存(cún)在(zài)着一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星(xīng)轨道(dào)的速(sù)度，估(gū)算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的(de)质量占整个星系(xì)质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在(zài)一项新(xīn)的(de)研究(jiū)当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥远恒(héng)星(xīng)之间(jiān)，也会(huì)出(chū)现速度上的微小差异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还(hái)发(fā)现了一个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数(shù)量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是科学(xué)家们使(shǐ)用最先进(jìn)的望远镜对其(qí)进行了40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量之(zhī)后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒星运动是可以(yǐ)用(yòng)正常的物(wù)质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥(bō)离了(le)。奇怪的(de)是(shì)，它的(de)附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能(néng)在不(bù)同(tóng)尺度空间(jiān)中的工作方式是(shì)不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按(àn)照(zhào)我(wǒ)们所理解(jiě)的方式运动。但是上(shàng)升到星系(xì)和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是(shì)不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场效应(yīng)的概(gài)念(niàn)，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光(guāng)年的规模上，巨大的(de)质量(liàng)之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这(zhè)意味着我们需(xū)要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物质假说(shuō)理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的(de)其他的(de)理论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光(guāng)年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们(men)大部分的(de)普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相(xiāng)互作用就会导致温度(dù)的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团大部分的(de)质量将位于所(suǒ)有这(zhè)些气体所在(zài)的中间(jiān)角鲨烷能天天用吗，为什么医生不建议用烟酰胺区域。那(nà)么(me)我(wǒ)们通(tōng)过什么来验证它的质量(liàng)区域到底是不是(shì)集中在中间(jiān)呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全彩的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中我们可以明(míng)显地看到很多(duō)星系(xì)似(shì)乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)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(wèn)题，而是这样极(jí)遥远的天体和(hé)我们地球上(shàng)的(de)观测(cè)者之间。被一个质(zhì)量超级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力(lì)透(tòu)镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是(shì)超大质量的(de)黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们(men)对子(zi)弹(dàn)星系团观测的时候(hòu)，发(fā)现它的大(dà)质(zhì)量区(qū)域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被(bèi)观测到(dào)的质(zhì)量(liàng)气体被卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质则直接(jiē)通过(guò)了(le)这个区域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的(de)引力(lì)透镜研究也被认为是(shì)暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见光终于(yú)可(kě)以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的(de)微波辐射。其中红色(sè)的部(bù)分表示(shì)温度较(jiào)高的(de)区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但(dàn)实(shí)际上它(tā)们之(zhī)间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过对前(qián)景(jǐng)背景分离(lí)后的二值图像进行连通域(yù)提(tí)取(qǔ)和标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形看起来(lái)不应该是这样的(de)，而随(suí)着暗(àn)物质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波(bō)背(bèi)景辐射(shè)的测量(liàng)值(zhí)，我们需(xū)要(yào)的暗(àn)物(wù)质大约(yuē)是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个数字与解释(shì)星(xīng)系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多(duō)不同的观(guān)测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们(men)不参与(yǔ)任何其他的(de)电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了(le)数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不相(xiāng)同。在过去(qù)的几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家(jiā)们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却(què)没有任(rèn)何(hé)实(shí)质性的发现，除(chú)了(le)一个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最(zuì)大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高的(de)探测器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子(zi)的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月降到(dào)最低，而且在(zài)20年当中每年都是一(yī)样。一(yī)些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物(wù)质(zhì)的(de)第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系(xì)进行(xíng)移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也在以这样(yàng)的速度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公里/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕太阳(yáng)进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是(shì)一(yī)致的，而另(lìng)外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地(dì)球与太阳(yáng)的方(fāng)向正(zhèng)好达(dá)到完全一(yī)致，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的时(shí)段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并不(bù)影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解释(shì)，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也可(kě)能(néng)有其他(tā)的情况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信号的差(chà)异也可(kě)能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个(gè)周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的季节(jié)与之前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反(fǎn)，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过(guò)暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是一样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里可以得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质(zhì)所存(cún)在的非常有力的证据(jù)了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射(shè)一台新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视(shì)野(yě)是哈(hā)勃红(hóng)外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我们(men)只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一(yī)步(bù)的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质会(huì)不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这(zhè)样(yàng)的(de)效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这(zhè)些(xiē)推论(lùn)的大前提是要先找到(dào)暗物质(zhì)存在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你的(de)支持是(shì)我更(gèng)新(xīn)的动力！

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