宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的(de)证据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了超过fe2o3是什么化学名称，feo是什么化学名称(guò)50次的长期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发现任(rèn)何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方(fāng)，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨(sà)克(kè)牛(niú)顿(dùn)发(fā)表了万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往后的(de)几百年来(lái)，当天文学家(jiā)们发(fā)现某些天体运行轨道出(chū)现(xiàn)异常，不符合(hé)万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知(zhī)道(dào)，周围一定有(yǒu)未知(zhī)的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常(cháng)，推算并且发(fā)现了海王星的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发(fā)现都是(shì)应用万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)所取得重大(dà)天(tiān)文(wén)成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星系或(huò)者是星团的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变(biàn)得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后(hòu)发星系团(tuán)的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系(xì)团，这些(xiē)星系被引力束缚(fù)在一起。测(cè)量星(xīng)系团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第一种是(shì)获得(dé)其(qí)"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是(shì)动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团中的各个(gè)星(xīng)系相(xiāng)对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光的(de)形式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速(sù)度的过程(chéng)中，兹(zī)威基发现星系团中(zhōng)很多星系(xì)的速度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的(de)引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在起作用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐形(xíng)的物(wù)质。

fe2o3是什么化学名称，feo是什么化学名称c="https://mmbiz.heiliaofuli.com/wp-content/uploads/2023/02/46f985a9e4c3e7e.jpeg?imageMogr2/thumbnail/2160x0/format/webp/quality/80">

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它(tā)不(bù)发(fā)散(sàn)光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们却占据着宇宙中绝大(dà)部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们(men)对这样的一种说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的(de)恒星运动(dòng)。理(lǐ)论(lùn)上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的(de)运(yùn)行速度就会(huì)越(yuè)慢。但是他们观测的(de)结果(guǒ)却让人感到不可思(sī)议(yì)。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在(zài)星系当中如果没有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这(zhè)种现象，科(kē)学(xué)家们会(huì)使用一种相对标准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系(xì)当(dāng)中气体在X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上(shàng)气(qì)体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出现异常(cháng)的结(jié)果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于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)离的(de)氢元素，发现它们的旋转速(sù)度(dù)并不符合牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银(yín)河(hé)系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有引(yǐn)力定律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行(xíng)速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的(de)原(yuán)因很可能就(jiù)是(shì)存在(zài)着一(yī)种我们看不到(dào)的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的(de)速度，估(gū)算在星(xīng)系当中暗(àn)物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可(kě)以解(jiě)释(shì)这个现象(xiàng)的原因(yīn)。在(zài)一项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会(huì)出(chū)现速度上的(de)微小差异。另外，天文学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不(bù)多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理(lǐ)论上，该星(xīng)系必(bì)须(xū)存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩离(lí)析。但是(shì)科学家们(men)使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测(cè)量(liàng)之(zhī)后，发(fā)现星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可以用(yòng)正常的物质和力学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也(yě)许该(gāi)星系的(de)暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是(shì)人(rén)类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度空间(jiān)中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这意(yì)味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我们(men)所理解的方式(shì)运(yùn)动。但是(shì)上升(shēng)到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的(de)相互作(zuò)用(yòng)则是不(bù)同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物(wù)理(lǐ)定(dìng)律进行(xíng)修正，这(zhè)些(xiē)发(fā)现也让(ràng)很(hěn)多(duō)人认(rèn)为暗(àn)物质(zhì)假说理(lǐ)论(lùn)就(jiù)此(cǐ)终结(jié)。但是(shì)在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是蒙(méng)德理论所没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的(de)星系团所组成，类(lèi)似这样(yàng)的(de)星团，它们大部分的普通质(zhì)量(liàng)都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度(dù)的(de)急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部(bù)分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的(de)中间区域。那么我(wǒ)们(men)通过(guò)什么来验证(zhèng)它(tā)的质量区域到底(dǐ)是(shì)不是集(jí)中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系(xì)本(běn)身并(bìng)不是真的被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体(tǐ)和(hé)我(wǒ)们地(dì)球上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个(gè)质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的(de)光都(dōu)发生了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是(shì)引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能是超(chāo)大质(zhì)量(liàng)的黑洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹星系团观测(cè)的时候，发现它的(de)大质量区域(yù)并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团发(fā)生全(quán)部(bù)的碰撞时，可被观测(cè)到的质(zhì)量(liàng)气(qì)体被(bèi)卡在(zài)了中(zhōng)间(jiān)，暗(àn)物质则直接通过了(le)这(zhè)个区(qū)域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见光(guāng)终于可(kě)以畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间(jiān)背(bèi)景上(shàng)留下(xià)了各相同性的(de)微波辐射(shè)。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们之间的(de)温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的(de)二值图(tú)像(xiàng)进行连通(tōng)域提取和(hé)标(biāo)记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要(yào)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(hǎo)地解释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在着(zhe)某种类型(xíng)的粒子，它(tā)们(men)不参与(yǔ)任(rèn)何其他(tā)的电磁(cí)作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如(rú)果能够(gòu)找到这种粒子的存(cún)在(zài)，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们(men)已经(jīng)提出(chū)了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)不同的目标粒(lì)子(zi)所需(xū)要的实验方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物(wù)质相互作用的(de)“暗(àn)物(wù)质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何(hé)实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在(zài)山下1400米处(chù)的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一(yī)个三层楼高的探测器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了某种信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测(cè)率会(huì)在(zài)每(měi)年的(de)6月(yuè)份达(dá)到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且(qiě)在(zài)20年当(dāng)中每年(nián)都是一样(yàng)。一(yī)些科学家认为(wèi)这可能(néng)是人类发现暗物质的(de)第(dì)一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什么(me)暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系(xì)正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移(yí)动，那(nà)么如果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在宇宙当中，这意味着(zhe)我(wǒ)们也在以(yǐ)这(zhè)样的速度在(zài)穿(chuān)越(yuè)着(zhe)暗(àn)物(wù)质流，这个(gè)过(guò)程中(zhōng)会(huì)产(chǎn)生(shēng)相应的(de)振(zhèn)荡，同时(shí)地球又以30公里/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的，而(ér)另(lìng)外(wài)半年则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银(yín)河系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论的(de)有效性。

因此科学家认为这可(kě)以(yǐ)用来解释(shì)，研究(jiū)人员们(men)所观(guān)测到的周期性信号(hào)。当然也(yě)可能有其(qí)他的情况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差(chà)异也可(kě)能是(shì)温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中的水分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意大(dà)利游客(kè)的数量也符合(hé)这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们(men)又在南半球建立了(le)一(yī)个几(jǐ)乎相同(tóng)的实验室(shì)，这里的季节与(yǔ)之前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质(zhì)流的运动特征(zhēng)和第(dì)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(xìn)号(hào)，就可以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在的(de)非常有力的(de)证据了。但是(shì)由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至(zhì)目前还(hái)无法提供相应的数据(jù)支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新(xīn)的(de)望远镜(jìng)，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是(shì)探(tàn)索暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探(tàn)测(cè)的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质存在，它(tā)们(men)极有可能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命(mìng)的(de)诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的(de)行星上，暗物(wù)质正在(zài)通(tōng)过这(zhè)样的效应(yīng)创(chuàng)造生命(mìng)。当(dāng)然(rán)，这(zhè)些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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