宇宙(zhòu)是“人为制造”的(de)？为何会存在科(kē)学无(wú)法解(jiě)释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟(jìng)是什(shén)么？人类为了寻(xún)找暗(àn)物质(zhì)存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的(de)长期(qī)实验，但是却没有发(fā)现(xiàn)任何(hé)的有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体(tǐ)运动(dòng)的(de)规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来，当天文学(xué)家们发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就会知(zhī)道(dào)，周围一定有未知(zhī)的天(tiān)体通过引力(lì)在摄(shè)动它的(de)轨(guǐ)道。比如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王星(xīng)运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应(yīng)用万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)所取(qǔ)得重大天(tiān)文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可当(dāng)我们上升(shēng)到星系或者是星团的(de)尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研(yán)究和测(cè)量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由(yóu)数千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一般(bān)会使(shǐ)用到(dào)两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可(kě)以确(què)定其(qí)质量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光(guāng)度学的(de)质(zhì)量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的(de)计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个星系(xì)相对于(yú)星系团的运动速度。当测(cè)量结(jié)果出来之后，兹(zī)威基(jī)彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学(xué)质(zhì)量”竟然是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存(cún)在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测量(liàng)速度的(de)过程中(zhōng)，兹威基发(fā)现星系(xì)团中很多星系(xì)的(de)速度比(bǐ)理论上要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚在星系团内(nèi)的，它(tā)们早就应该被(bèi)抛(pāo)出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的(de)力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出(chū)了这样(yàng)部分不可(kě)见的(de)暗(àn)质(zhì)，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人们对这样(yàng)的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离(lí)中(zhōng)心(xīn)越远的恒(héng)星在其轨道上的运(yùn)行速度就会(huì)越慢。但是(shì)他们观测的(de)结果却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速(sù)度几乎(hū)保持不变。可是(shì)根据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大的质(zhì)量来(lái)吸引它们，这(zhè)些外围的恒(héng)星早(zǎo)就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物质的存在(zài)，这种方(fāng)法就是测量星系(xì)当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星系(xì)中心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的(de)结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们(men)通过射(shè)电望(wàng)远镜测量了距(jù)离星系中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素，发(fā)现它们(men)的旋转速度并不符合(hé)牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第(dì)三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万(俄罗斯语乌拉是什么意思 中国人可以说乌拉吗wàn)光年(nián)，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很(hěn)可能就是存在(zài)着(zhe)一(yī)种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是(shì)这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的(de)研(yán)究人员(yuán)开始相信暗物质的存在。科(kē)学家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在(zài)星系(xì)当中暗(àn)物质(zhì)的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会(huì)出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河系不(bù)多，但是星系当(dāng)中(zhōng)存在的恒星数(shù)量却只有银河系的(de)千分(fēn)之一。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测(cè)量之(zhī)后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和(hé)力学定律来解俄罗斯语乌拉是什么意思 中国人可以说乌拉吗释的。那么又(yòu)有人提出(chū)，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥(bō)离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系存(cún)在(zài)。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就是人类对(duì)引力的理解还不够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在(zài)不同(tóng)尺度(dù)空(kōng)间中的(de)工作(zuò)方式(shì)是(shì)不同的，这(zhè)意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所理解(jiě)的方式(shì)运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用，科(kē)学家还引入(rù)了外部(bù)场效(xiào)应的概念，指的(de)是在(zài)数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产生对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物质存在(zài)的其(qí)他的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组成，类(lèi)似(shì)这(zhè)样(yàng)的星团，它(tā)们(men)大部分的普(pǔ)通质(zhì)量(liàng)都在星系的气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的(de)相互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度(dù)大(dà)幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星系团大部分的(de)质量(liàng)将位于所(suǒ)有这(zhè)些气(qì)体所(suǒ)在的中(zhōng)间区(qū)域。那么我(wǒ)们通(tōng)过什(shén)么来验证它(tā)的质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一(yī)张全彩的(de)高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地(dì)球上(shàng)的观测者之间。被一个质(zhì)量超级(jí)巨大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥(yáo)远星系的光都发生(shēng)了(le)扭曲。这个现(xiàn)象就是引力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量(liàng)的黑(hēi)洞或(huò)者(zhě)是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团观测(cè)的时候(hòu)，发现它的大(dà)质量区域并不是(shì)在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是(shì)当星团发(fā)生全(quán)部的(de)碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质(zhì)则直接通过了(le)这个(gè)区(qū)域，并(bìng)在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也(yě)被认(rèn)为(wèi)是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除(chú)此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见(jiàn)光终于(yú)可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其(qí)中红色的部(bù)分表示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则表示(shì)相对较冷的(de)区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学家们通过对前景背景分离(lí)后的二值(zhí)图像进行连通域提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们(men)需(xū)要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系(xì)当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们(men)不参与(yǔ)任(rèn)何其(qí)他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通(tōng)过(guò)引(yǐn)力来(lái)相(xiāng)互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到(dào)这种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学(xué)家们(men)已(yǐ)经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需(xū)要的实(shí)验方式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质性的发(fā)现，除了一个地方(fāng)，意大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大(dà)的(de)地学实(shí)验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层(céng)楼高的(de)探测器，一(yī)直致力于(yú)寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的(de)科学家(jiā)声称观测到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多年的数据(jù)收集，人(rén)们发(fā)现了(le)一个(gè)有趣(qù)的事(shì)情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一(yī)样。一些科学(xué)家认为这可(kě)能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗(àn)物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的(de)速度围绕着银(yín)河系进行移动，那(nà)么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在(zài)以这样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗(àn)物质流，这(zhè)个过程中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间，地球围绕(rào)太(tài)阳的方(fāng)向与太(tài)阳(yáng)环绕银(yín)河系的方向是一致的(de)，而另外(wài)半(bàn)年(nián)则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完全一(yī)致，这(zhè)是(shì)理论上地球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相(xiāng)对(duì)银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来解释(shì)，研究人员们所观测到的(de)周(zhōu)期性信(xìn)号。当然(rán)也可能有其他的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意大利游客(kè)的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科(kē)学(xué)家(jiā)们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的(de)季节与(yǔ)之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运动特征和第一个实(shí)验室是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的(de)非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不(bù)久，所(suǒ)以截至目前还无法(fǎ)提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼(màn)”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但(dàn)它(tā)的宽视场(chǎng)仪器(qì)提供(gōng)的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的(de)结果，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能(néng)拥(yōng)有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说(shuō)是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的(de)证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物(wù)质会不会意(yì)味着人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗物质正(zhèng)在(zài)通(tōng)过这样的效应(yīng)创造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前提是(shì)要先找到暗物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支持是(shì)我更新的动力！

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