宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在(zài)科(kē)学(xué)无法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什么？人类为了寻(xún)找暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的证据(jù)，科学家们在过去(qù)的几十年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却没有发(fā)现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表(biǎo)了(le)万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学(xué)家(jiā)们发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行(xíng)轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定(dìng)律的时(shí)候，他(tā)们就会知(zhī)道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过(guò)天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现(xiàn)都(dōu)是应用万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文成就的例子(zi)。但是(shì)这些发(fā)现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或(huò)者(zhě)是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测(cè)量后(hòu)发星系团的(de)质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些(xiē)星系(xì)被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系(xì)团的(de)质量一(yī)般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光(guāng)度(dù)学的(de)质量"，需要的(de)数(shù)据(jù)是(shì)测量各(gè)个星系的光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱红(hóng)移测(cè)量星系(xì)团中(zhōng)的各个星(xīng)系相(xiāng)对于星(xīng)系团(tuán)的(de)运动速度。当测量结果(g一什么颗粒填量词二年级，一什么颗粒填量词？uǒ)出来之后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可见(jiàn)光(guāng)的形(xíng)式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发(fā)现(xiàn)星(xīng)系团中很多星系(xì)的(de)速(sù)度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可(kě)见星系的质量所产生的引力(lì)是无(wú)法将它(tā)们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系团之外(wài)了(le)，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力(lì)量在起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的(de)物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们(men)却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当时的人们(men)对这(zhè)样(yàng)的(de)一种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他们观(guān)测的结(jié)果(guǒ)却(què)让(ràng)人感到(dào)不可思议。

随着与中心距离(lí)的(de)增加，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿(dùn)的(de)万有(yǒu)引力(lì)定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如(rú)果(guǒ)没有足够大(dà)的(de)质(zhì)量来吸(xī)引(yǐn)它们(men)，这(zhè)些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方法(fǎ)来解释暗(àn)物质的(de)存在，这种方法就是测量(liàng)星系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如(rú)果出(chū)现异常的结果，就认为是(shì)由暗物(wù)质的力(lì)量进入(rù)其中。

于是科学(xué)家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星(xīng)系中心更远距(jù)离(lí)的(de)氢(qīng)元素(sù)，发(fā)现它(tā)们(men)的旋(xuán)转速(sù)度并(bìng)不符合牛(niú)顿的力(lì)学定律。我们(men)的太阳系也不(bù)例外，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕银河(hé)系(xì)旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远远大(dà)于(yú)理(lǐ)论速(sù)度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原因很可能就是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研究人(rén)员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的(de)存(cún)在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物(wù)质并不是唯一可以解(jiě)释这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家还发现了(le)一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必(bì)须存在暗(àn)物质(zhì)，否则(zé)就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最(zuì)先进的(de)望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中的恒星运动(dòng)是(shì)可(kě)以用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也(yě)许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系(xì)存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就是人类(lèi)对引力(lì)的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和(hé)星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则(zé)是不(bù)同的方式。对于在星系团之间的(de)相(xiāng)互作用，科(kē)学(xué)家还引入(rù)了外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光(guāng)年的(de)规模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们(men)需要(yào)对现在(zài)的物理定律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现也(yě)让很多人认为暗物质(zhì)假说理论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关(guān)于暗(àn)物(wù)质存在的(de)其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证据(jù)是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团以(yǐ)1000万(wàn)公里(lǐ)/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时候(hòu)，星际(jì)气体(tǐ)的相互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大(dà)幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团(tuán)大部分的(de)质(zhì)量(liàng)将(一什么颗粒填量词二年级，一什么颗粒填量词？jiāng)位于所有这些气体所在的(de)中间区域(yù)。那么(me)我们(men)通过什么来验证它的(de)质(zhì)量区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可(kě)以(yǐ)明显(xiǎn)地(dì)看(kàn)到很多星系(xì)似(shì)乎被拉(lā)伸产生了(le)巨大的(de)形变。其(qí)实(shí)这(zhè)些(xiē)星(xīng)系(xì)本(běn)身(shēn)并不是真的被扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们(men)地球上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超级巨大(dà)的天体遮(zhē)挡，这个超大(dà)质量的东西的(de)引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥(yáo)远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的(de)天体(tǐ)可(kě)能(néng)是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观(guān)测的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而(ér)是(shì)在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释方法就(jiù)是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观(guān)测到的(de)质量气体被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗(àn)物质则直(zhí)接通过(guò)了这(zhè)个区(qū)域，并在两边形(xíng)成(chéng)了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中最古(gǔ)老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这些光(guāng)在(zài)宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的部分表(biǎo)示温度(dù)较高的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对较(jiào)冷的区域，但实(shí)际上它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分(fēn)之一。

科学家们通(tōng)过(guò)对(duì)前景背景分离后的二值(zhí)图像进行连通(tōng)域提(tí)取和标记之(zhī)后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而(ér)随着(zhe)暗物质的增加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅(fú)度会减小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和(hé)谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们(men)需(xū)要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星(xīng)系(xì)当中恒星(xīng)运动(dòng)所需要的暗(àn)物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的(de)理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地解(jiě)释了很多不(bù)同(tóng)的(de)观测结果。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的(de)粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了(le)数十(shí)种的(de)假想目(mù)标，而要寻找这些(xiē)不(bù)同的目标粒(lì)子(zi)所(suǒ)需要的实(shí)验方式(shì)也不(bù)相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了(le)寻找这(zhè)些(xiē)看不见、摸不到，几乎(hū)不(bù)会(huì)与常规物质相互(hù)作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们(men)已经进行(xíng)了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没(méi)有(yǒu)任何实(shí)质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上(shàng)最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层(céng)楼高的(de)探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年的(de)6月(yuè)份达到峰值，然后(hòu)在11月(yuè)降到(dào)最低(dī)，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些(xiē)科(kē)学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗物(wù)质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太(tài)阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移动，那么(me)如果暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样的速度在(zài)穿(chuān)越(yuè)着暗物(wù)质(zhì)流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡(dàng)，同(tóng)时(shí)地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向与太(tài)阳(yáng)环(huán)绕银河系的方向是一(yī)致的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一(yī)致(zhì)，这是理论(lùn)上地(dì)球穿越暗物(wù)质流(liú)最快(kuài)的时段。而(ér)在(zài)11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值(zhí)。尽管在实(shí)际(jì)的情况中，太阳系(xì)相(xiāng)对银河系的平面呈现了(le)60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不(bù)影响这(zhè)个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为(wèi)这(zhè)可以用来(lái)解(jiě)释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性(xìng)信号。当然也可(kě)能有其他(tā)的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差(chà)异也(yě)可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的数量(liàng)也符合这(zhè)个周(zhōu)期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家们又在(zài)南半球建立(lì)了一个几乎相同的实验室，这里的(de)季节与之前的实(shí)验室正(zhèng)好(hǎo)相(xiāng)反，而(ér)在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个实验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物质所存在(zài)的非常有(yǒu)力的证据(jù)了。但是(shì)由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目(mù)前还(hái)无法提供(gōng)相应的数(shù)据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台(tái)新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其中一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的(de)奥(ào)秘，对于探测的(de)结(jié)果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或(huò)者说是生命进(jìn)化的一个重要(yào)因(yīn)素(sù)。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进一步的(de)证实，那(nà)么(me)遍(biàn)布(bù)宇宙当中的(de)暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些(xiē)推论的大前(qián)提是要先(xiān)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(wù)质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更(gèng)新的(de)动力！

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