宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在科(kē)学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在的证据，科学家们(men)在过去(qù)的几十年当(dāng)中进(jìn)行(xíng)了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有(yǒu)发(fā)现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一(yī)个(gè)地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲(zhé)学数学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年(nián)来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不(bù)符合(hé)万有(yǒu)引力定律的(de)时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过(guò)天王(wáng)星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推(tuī)算并且(qiě)发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万(wàn)有(yǒu)引力定律所取得(dé)重(zhòng)大天(tiān)文成就的(de)例子(zi)。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星(xīng)系或者(zhě)是(shì)星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学(x中考的报名号指什么意思，中考的报名号是什么意思ué)家弗里(lǐ)茨(cí)兹威(wēi)基正在(zài)研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是(shì)一(yī)个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结(jié)果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要(yào)的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学(xué)质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个(gè)星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测(cè)量(liàng)结果出来(lái)之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形(xín中考的报名号指什么意思，中考的报名号是什么意思g)式所存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的(de)是，在(zài)测量速度的过(guò)程中，兹威基发(fā)现星系团中很(hěn)多星(xīng)系的速(sù)度(dù)比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系的(de)质量所(suǒ)产生(shēng)的(de)引力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它(tā)们早就应该(gāi)被抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大(dà)部(bù)分(fēn)的(de)质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个(gè)词(cí)才再一次出现。天(tiān)文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的(de)恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上的运行速(sù)度(dù)就会越(yuè)慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变(biàn)。可是根据(jù)牛顿的万有引(yǐn)力定律，在(zài)星系(xì)当(dāng)中如果没(méi)有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使用一(yī)种相对标准的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系(xì)中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出现异常(cháng)的(de)结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入(rù)其中。

于是科学家们(men)通过射电望远镜测(cè)量(liàng)了距(jù)离(lí)星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并(bìng)不符(fú)合牛顿的力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于(yú)银(yín)河系的(de)第三(sān)悬臂之上，距离(lí)银(yín)河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能(néng)就是存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是这(zhè)些暗物(wù)质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在(zài)。科(kē)学家(jiā)根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨道的(de)速度，估算在(zài)星系(xì)当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可(kě)以(yǐ)解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之(zhī)间，也会(huì)出现速度上的(de)微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和银河系(xì)不多，但(dàn)是星系当中存(cún)在的(de)恒星数量却只有(yǒu)银(yín)河(hé)系的(de)千分之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物(wù)质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析。但是科学(xué)家们(men)使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系(xì)中的恒星运(yùn)动是可(kě)以用(yòng)正常的(de)物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的(de)。那么(me)又有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星(xīng)系存在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能就是(shì)人(rén)类对(duì)引(yǐn)力的理解还不够(gòu)全(quán)面，引力很可能在不同尺度(dù)空(kōng)间中的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天(tiān)体(tǐ)会沿(yán)着它(tā)们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式(shì)。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(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律(lǜ)进行修(xiū)正，这些(xiē)发现也让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙(méng)德理论所没法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的(de)普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会(huì)导致温(wēn)度(dù)的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后(hòu)，子弹星(xīng)系团大部分的(de)质量将位于所有这(zhè)些(xiē)气体所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证(zhèng)它的(de)质量(liàng)区域到底(dǐ)是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的形变(biàn)。其(qí)实这(zhè)些星系本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不是(shì)韦伯(bó)望远(yuǎn)镜出了(le)什么问题，而是这样极遥远的(de)天体和(hé)我中考的报名号指什么意思，中考的报名号是什么意思们(men)地球上的观测者(zhě)之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西(xī)的引力(lì)，会使身后更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的(de)大质量(liàng)区域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所以最(zuì)好的(de)解释方(fāng)法(fǎ)就是当(dāng)星(xīng)团发生(shēng)全(quán)部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无(wú)阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示(shì)温(wēn)度较高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷(lěng)的(de)区域，但实(shí)际(jì)上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景背(bèi)景分(fēn)离后(hòu)的二值图像进(jìn)行连通(tōng)域(yù)提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质(zhì)，图(tú)形看起来不应该是这样的(de)，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加(jiā)，一些峰(fēng)值的幅度(dù)会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射(shè)的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释(shì)星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比例是一致的。这就意味着。

用了(le)一(yī)个(gè)简单的理论(lùn)框架(jià)，就很好地(dì)解释了很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类(lèi)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(zuò)用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的存(cún)在，就相当(dāng)于(yú)找到了(le)暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目(mù)标粒子所需要的(de)实验方式也不相同(tóng)。在过(guò)去的几十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经(jīng)进行了超(chāo)过(guò)50次的实(shí)验(yàn)，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利(lì)的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球上(shàng)最(zuì)大(dà)的地学实(shí)验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼高的探(tàn)测(cè)器，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质(zhì)粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据(jù)收集，人们(men)发(fā)现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年(nián)都(dōu)是一样。一些科(kē)学家认为这可能是(shì)人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为(wèi)什(shén)么(me)暗物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年度(dù)信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移(yí)动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的(de)速度在穿(chuān)越(yuè)着暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地(dì)球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系的(de)方向是一(yī)致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时(shí)候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对(duì)银河系的平面呈现了(le)60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响这个(gè)理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来解释，研究人员们所(suǒ)观(guān)测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可能有(yǒu)其他的(de)情况，造成这种年度周期(qī)信号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高(gāo)山上的积(jī)雪(xuě)，甚至(zhì)连意大(dà)利游客的(de)数量也符(fú)合这个(gè)周期(qī)的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了(le)一个几乎(hū)相同(tóng)的实验(yàn)室，这里的季节(jié)与之前的实(shí)验(yàn)室(shì)正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特(tè)征和(hé)第(dì)一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这(zhè)里可(kě)以得(dé)到(dào)相(xiāng)同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗(àn)物质所存在的(de)非(fēi)常有(yǒu)力(lì)的(de)证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截至目前还无法(fǎ)提(tí)供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大小跟哈勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪(yí)器(qì)提(tí)供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关(guān)键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的(de)结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目(mù)以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究发(fā)现，如果暗物(wù)质存(cún)在(zài)，它们极有(yǒu)可(kě)能(néng)拥有另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者(zhě)说(shuō)是生命进化的一个(gè)重(zhòng)要(yào)因素。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意(yì)味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗物(wù)质正在(zài)通过(guò)这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到(dào)暗物质存在的实际(jì)证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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