宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了(le)寻找暗物质存在的(de)证据(jù)，科(kē)学家们在过去的几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发(fā)现任(rèn)何的有效证(zhèng)据(jù)。除(chú)了一个(gè)地方，在(zài)1687年出版的(de)自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律(lǜ)。往后的(de)几百年来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某些天(tiān)体运行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的轨道(dào)。比如(rú)在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异(yì)常(cháng)，推算并且(qiě)发现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所(suǒ)取得(dé)重大(dà)天文(wén)成(chéng)就的例子(zi)。但是这些发现都是在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们上升到_D是什么意思，_3是什么意思(dào)星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星系团(tuán)的质量。这(zhè)是一个由数千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系团(tuán)，这些星系(xì)被引力束(shù)缚在(zài)一起。测量星系团的(de)质量一(yī)般(bān)会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结(jié)果一致(zhì)，就可以确定(dìng)其(qí)质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度(dù)学的(de)质量(liàng)"，需要的(de)数据是测量各个星系(xì)的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发(fā)座(zuò)星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可见(jiàn)光(guāng)的(de)形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度的(de)过(guò)程中，兹威基发(fā)现星系团中(zhōng)很多星系的(de)速(sù)度比理论上要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系(xì)的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚(fù)在星系团内(nèi)的(de)，它(tā)们早(zǎo)就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

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

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道(dào)上的运行速(sù)度就(jiù)会越(yuè)慢。但是(shì)他们(men)观测的结果却(què)让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如果没有足够大(dà)的(de)质量来吸(xī)引它们(men)，这(zhè)些外围的(de)恒(héng)星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象，科(kē)学家们(men)会使用一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质(zhì)的存在，这种方(fāng)法就是测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度(dù)。如果出现异(yì)常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家(jiā)们通(tōng)过(guò)射电望远镜测量了距离(lí)星系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢(qīng)元(yuán)素，发(fā)现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的(de)力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进(jìn)行计算，太阳系(xì)的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远远大(dà)于理论速度，那(nà)么产生(shēng)以上这种向(xiàng)心加速(sù)度的原因很可能就是存(cún)在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的(de)存(cún)在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是(shì)唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象的原(yuán)因(yīn)。在一项新(xīn)的(de)研(yán)究(jiū)当中，科学家们(men)发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度(dù)上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天(tiān)文(wén)学家(jiā)还发(fā)现了一个(gè)反(fǎn)常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银河(hé)系不多(duō)，但是星系当中存在(zài)的(de)恒星数量却(què)只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星(xīng)系必(bì)须存在_D是什么意思，_3是什么意思暗物(wù)质(zhì)，否则就会(huì)分崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们(men)使用最(zuì)先进的望远镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之(zhī)后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物质和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有(yǒu)人提(tí)出，也许(xǔ)该星系(xì)的暗(àn)物质，已经被附近的另(lìng)一(yī)个大(dà)星系剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的除了(le)暗(àn)物质的(de)假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同的(de)，这意味着(zhe)在行星系尺度中的(de)天体会(huì)沿着(zhe)它们的(de)轨道，按(àn)照我(wǒ)们所理解的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互(hù)作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对于在星(xīng)系团(tuán)之间的(de)相互作用，科学家还(hái)引入了(le)外部场效应的概念，指的(de)是在数百万(wàn)光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也(yě)让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但(dàn)是在(zài)宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质(zhì)存(cún)在的其(qí)他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它(tā)们(men)大部分(fēn)的(de)普通质(zhì)量都(dōu)在星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于(yú)所有(yǒu)这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我(wǒ)们通过(guò)什么来验(yàn)证(zhèng)它的质量区域到(dào)底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远镜(jìng)传回了(le)宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什(shén)么问(wèn)题，而是(shì)这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观(guān)测(cè)者之(zhī)间(jiān)。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都(dōu)发(fā)生了扭(niǔ)曲(qū)。这个(gè)现象就(jiù)是引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)效应。这个巨(jù)大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大(dà)质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的(de)解释方法就是当(dāng)星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在了(le)中间，暗(àn)物质(zhì)则直接(jiē)通(tōng)过了这个区域(yù)，并(bìng)在(zài)两边(biān)形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团(tuán)的(de)引力透镜研究也被(bèi)认为(wèi)是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开(kāi)始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背景上留下了(le)各相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它(tā)们之间(jiān)的温差只有万分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对前景(jǐng)背(bèi)景分离后(hòu)的二(èr)值图像进行连通域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形(xíng)看起来(lái)不应该是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的(de)增加，一些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的(de)暗物质大约是普通物(wù)质的(de)5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星(xīng)运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物质(zhì)比(bǐ)例(lì)是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架(jià)，就很好地解(jiě)释了(le)很多不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质的本(běn)质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能(néng)够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了(le)数十种的假想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人(rén)类为(wèi)了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已(yǐ)经进行了超过50次(cì)的(de)实(shí)验，却(què)没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的地学实(shí)验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力(lì)于(yú)寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了(le)一个有趣(qù)的事(shì)情。探测率会(huì)在每年的6月(yuè)份(fèn)达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一(yī)个直接证据(jù)。

但(dàn)是(shì)为什么(me)暗物质会产生周期(qī)性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这个(gè)过程(chéng)中会产生相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时(shí)间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是(shì)一(yī)致的(de)，而(ér)另外(wài)半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达到完全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗(àn)物(wù)质(zhì)流(liú)最快的(de)时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际(jì)的情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系的(de)平面呈(chéng)现了(le)60度的(de)倾斜，但是(shì)这并不影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这(zhè)可以用(yòng)来解(jiě)释，研(yán)究(jiū)人(rén)员(yuán)们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成这种年度周期信(xìn)号(hào)的差异也可能(néng)是温度、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大(dà)利游客的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科(kē)学(xué)家们又(yòu)在南半(bàn)球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的运动特征(zhēng)和第一个实验(yàn)室是一(yī)样的(de)。

因此，如(rú)果在这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号，就(jiù)可(kě)以成为(wèi)暗(àn)物(wù)质所存(cún)在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室(shì)刚刚(gāng)建成不久，所以截至目(mù)前还(hái)无法提供相应(yīng)的数(shù)据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器(qì)提(tí)供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索(s_D是什么意思，_3是什么意思uǒ)暗(àn)物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能(néng)拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如(rú)果暗(àn)物质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神(shén)秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或者说是生(shēng)命(mìng)进化的一(yī)个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的(de)证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质会(huì)不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大前(qián)提(tí)是(shì)要先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更(gèng)新的动(dòng)力！

未经允许不得转载：绿茶通用站群 _D是什么意思，_3是什么意思