宇宙是“人为制(zhì)造(zào)”的(de)？为(wèi)何会(huì)存在科学(xué)无(wú)法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又(yòu)究(jiū)竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的(de)证据，科学家们(men)在过去的几(jǐ)十(shí)年当中进行了超过50次(cì)的长期(qī)实验(yàn)，但(dàn)是却(què)没有发现任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除了(le)一(yī)个地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常(cháln函数的运算法则求导，ln运算六个基本公式ng)，不符(fú)合万有引力定律的时候(hòu)，他(tā)们就(jiù)会(huì)知道，周围一(yī)定有(yǒu)未(wèi)知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在摄(shè)动(dòng)它的(de)轨道(dào)。比如(rú)在(zài)1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通过(guò)天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的(de)例子。但(dàn)是这些发现都是(shì)在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星系或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在(zài)研(yán)究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团(tuán)的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以(yǐ)确(què)定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其(qí)"光(guāng)度(dù)学(xué)的(de)质量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二种是(shì)动力学质量的(de)计算，是利(lì)用光谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相对于星系团(tuán)的运动(dòng)速(sù)度。当测量结(jié)果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟(jìng)然是(shì)“光(guāng)度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见光的(de)形式所存(cún)在(zài)，我们无(wú)法看(kàn)到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测量速(sù)度的(de)过程中，兹威基发(fā)现星系团中很(hěn)多(duō)星(xīng)系的速(sù)度比理(lǐ)论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛(niú)顿的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的(de)质量所产生的引力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应(yīng)该被抛(pāo)出星(xīng)系团之外(wài)了(le)，除(chú)非有一种神秘的力量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这(zhè)样部分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据(jù)着宇宙中绝(jué)大(dà)部分(fēn)的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座(zuò)星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运(yùn)行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让(ràng)人感(gǎn)到(dào)不可(kě)思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够(gòu)大(dà)的质量来吸(xī)引它(tā)们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了(le)ln函数的运算法则求导，ln运算六个基本公式。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们(men)会使用一(yī)种(zhǒng)相对(duì)标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力学(xué)定律。我们的(de)太阳系也不(bù)例外，太阳系位于(yú)银河系的第三(sān)悬臂(bì)之(zhī)上，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行(xíng)计(jì)算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度，那么(me)产生以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度(dù)的(de)原因(yīn)很(hěn)可能就是存在着一种我们看不到的(de)物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信(xìn)暗(àn)物质的(de)存在(zài)。科学家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是(shì)，暗物质(zhì)并不(bù)是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之间，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微小差(chà)异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发现了一个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银(yín)河(hé)系(xì)不多，但(dàn)是星系(xì)当(dāng)中存在的恒(héng)星数量却(què)只有银河系的千(qiān)分之一。

ln函数的运算法则求导，ln运算六个基本公式ratio="0.5835579514824798" data-type="jpeg" data-w="1484" src="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/a67445eab7c8392.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在(zài)暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家(jiā)们使用(yòng)最先进的望远镜对(duì)其(qí)进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒星运(yùn)动是(shì)可以(yǐ)用(yòng)正常(cháng)的物质和力(lì)学定律来解释的。那(nà)么(me)又有(yǒu)人提出，也许该星系(xì)的暗物(wù)质，已经被(bèi)附(fù)近的另一(yī)个(gè)大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没(méi)有任(rèn)何星系存在。造成这(zhè)些现象的除(chú)了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方(fāng)式(shì)运动。但是(shì)上升到星系和星(xīng)团的(de)尺度(dù)，引力之间的相(xiāng)互(hù)作用则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星系团(tuán)之(zhī)间的(de)相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年的(de)规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊(shū)的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在的物(wù)理(lǐ)定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的(de)时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度的急(jí)剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有这些气体所在(zài)的(de)中(zhōng)间区域。那么我们通过(guò)什么(me)来(lái)验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全(quán)彩(cǎi)的(de)高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其(qí)实(shí)这些(xiē)星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是(shì)这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和(hé)我们(men)地球(qiú)上的观(guān)测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨(jù)大的天体可能是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而(ér)是(shì)在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发生全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被观测到的(de)质(zhì)量气(qì)体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物(wù)质则直接通过了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透(tòu)镜研究也(yě)被认为是(shì)暗物质(zhì)存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过(guò)了130多(duō)亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间(jiān)背(bèi)景上留(liú)下了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其中红色的(de)部分表示(shì)温度较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表(biǎo)示相对较冷的区域，但(dàn)实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离后的二值图像进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射的测量值(zhí)，我(wǒ)们(men)需要的(de)暗(àn)物质大约是(shì)普(pǔ)通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个简单的理论框架，就很好地解释(shì)了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒(lì)子的(de)存在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗物质(zhì)存在的(de)实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什(shén)么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实(shí)验方式也不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经进(jìn)行了超过(guò)50次的实(shí)验，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上(shàng)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)层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科(kē)学家声称观测到(dào)了某(mǒu)种(zhǒng)信(xìn)号(hào)。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的事(shì)情(qíng)。探(tàn)测率会(huì)在每年(nián)的6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认(rèn)为这可(kě)能是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号(hào)呢？刚才(cái)我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河(hé)系进(jìn)行移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也(yě)在以这样的速(sù)度(dù)在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个过(guò)程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所(suǒ)以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方(fāng)向与太阳环(huán)绕银(yín)河(hé)系的方向是一致的(de)，而另(lìng)外半年则与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的(de)时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河(hé)系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论(lùn)的有(yǒu)效(xiào)性。

因此(cǐ)科(kē)学家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可(kě)以用(yòng)来解释，研(yán)究(jiū)人员们所观测(cè)到(dào)的(de)周(zhōu)期性信号(hào)。当(dāng)然也(yě)可能有其他的(de)情况，造(zào)成这种年度周期信号(hào)的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的(de)数量(liàng)也(yě)符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个(gè)几乎相同的(de)实验室，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实(shí)验室正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地(dì)球(qiú)穿过暗物质流的(de)运动(dòng)特征(zhēng)和第一个实验(yàn)室是一(yī)样的(de)。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以(yǐ)得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非(fēi)常(cháng)有力(lì)的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法提(tí)供相(xiāng)应的(de)数据支持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜(jìng)其(qí)中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中心的科(kē)学家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗(àn)物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种(zhǒng)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(dàn)生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化的一个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会(huì)意(yì)味着人类(lèi)并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当(dāng)中某个(gè)角落的行(xíng)星(xīng)上(shàng)，暗(àn)物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要(yào)先找到暗(àn)物质存在(zài)的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质到底(dǐ)存不存在(zài)呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是我更新的动(dòng)力！

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