宇宙是(shì)“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类(lèi)为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十(shí)年当中进行了(le)超(chāo)过(guò)50次的(de)长期(qī)实验，但是(shì)却没(méi)有(yǒu)发现任何(hé)的有效(xiào)证(zhèng)据。除了(le)一(yī)个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当天文学家们(men)发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围(wéi)一(yī)定(dìng)有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是(shì)应用万有(yǒu)引力定律(lǜ)所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是(shì)在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或(huò)者是星团(tuán)的(de)尺度，事情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发星系团的(de)质量。这是一个由数千个(gè)星系所组成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定其质量的(de)范围。

第一(yī)种是获得其"光(guāng)度学的(de)质量(liàng)"，需要的数(shù)据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用(yòng)光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所存在(zài)，我们(men)无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹(zī)威(wēi)基(jī)发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星(xīng)系(xì)的速度比理论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见星系的(de)质量所(suǒ)产生的引力是无法(fǎ)将它们束(shù)缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这(zhè)种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样部分(fēn)不可(kě)见的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝(jué)大部(bù)分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的人们对(duì)这(zhè)样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就(jiù)会(huì)越慢。但是他们(men)观测的结果却(què)让人感到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的(de)旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的(de)万有引力定律，在(zài)星系当中如果没(méi)有足够大(dà)的质量(liàng)来吸引它(tā)们，这(zhè)些外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标(biāo)准的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测(cè)量星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过(guò)射(shè)电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距离(lí)的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学(xué)定律。我(wǒ)们的太阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年，根(gēn)据(jù)万有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕(rào)银(yín)河(hé)系旋转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原(yuán)因很可能就是(shì)存在(zài)着一种我们(men)看(kàn)不到(dào)的(de)物(wù)质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效应将星系聚(jù)集在了(le)一起。

也是从(cóng)这时开始，越来(lái)越多(duō)的研究人员开始相信暗(àn)物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是唯一可以解释这个现象的(de)原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研究当中(zhōng)，科学(xué)家(jiā)们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力效应的(de)遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现速度上的(de)微小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常(cháng)的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒(héng)星数量却只有(yǒu)银河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在(zài)暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科(kē)学(xué)家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运(yùn)动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一(yī)个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何星系存在(zài)。造成(chéng)这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引力的理(lǐ)解还(hái)不(bù)够全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系(xì)和星(xīng)团的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不(bù)同的(de)方(fāng)式。对(duì)于(yú)在星系团之间的(de)相互(hù)作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效应的(de)概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立(lì)，这意味着(zhe)我们(men)需(xū)要对(duì)现在的(de)物(wù)理(lǐ)定律进行修正，这些发现也让很多人(rén)认为暗物质假说理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质存(cún)在的其他的理论(lùn)证据，这些理论(lùn)证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光(guāng)年的子(zi)弹星(xīng)系(xì)团，由(yóu)两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大(dà)部(bù)分的普通质(zhì)量都(dōu)在星(xīng)系的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的(de)时候(hòu)，星际(jì)气体的(de)相互作用(yòng)就会导致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度(dù)大幅降低(dī)。所以在理论(lùn)上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气(qì)体所在(zài)的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验(yàn)证(zhèng)它的质(zhì)量区域(yù)到(dào)底是(shì)不(bù)是集中(zhōng)在(zài)中间(jiān)呢？前不久(jiǔ)，詹姆(mǔ)斯(sī)韦(wéi)伯太(tài)空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一(yī)张全(quán)彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照片中我们可(kě)以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其(qí)实这些星系本身并不是真的(de)被(bèi)扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而(ér)是(shì)这样极遥(yáo)远的天体和(hé)我们(men)地球上(shàng)的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的(de)光都发生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大(dà)的(de)天体可能(néng)是超大(dà)质量的(de)黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测(cè)的时(shí)候，发现(xiàn)它的大(dà)质量区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就(jiù)是(shì)当(dāng)星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质则(zé)直接通过(guò)了(le)这个(gè)区域(yù)，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年(nián)之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了各相同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间(jiān)的(de)温差只有万分(fēn)之一。

科刘备文学是什么意思，刘备文学啥意思学家们通过对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当中没(méi)有暗物质，图形(xíng)看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物(wù)质大(dà)约是普通物质(zhì)的(de)5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物(wù)质(zhì)比(bǐ)例(lì)是一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用(yòng)了(le)一个简单的(de)理论框架，就很(hěn)好地解释了很(hěn)多(duō)不同的观测结果。而暗物质(zhì)的(de)本(běn)质就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他的电(diàn)磁作用，只通过引力(lì)来(lái)相互作(zuò)用。所以如(rú)果能够找到这种粒(lì)子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提(tí)出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同(tóng)。在过去的(de)几十年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻(xún)找这(zhè)些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规(guī)物(wù)质相互作(zuò)用(yòng)的(de)“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进行了超过50次(cì)的实验(yàn)，却没有任刘备文学是什么意思，刘备文学啥意思何(hé)实质性的(de)发现，除(chú)了一个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当(dāng)中(zhōng)，藏着(zhe)地球上最(zuì)大(dà)的地(dì)学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这(zhè)里的(de)科学家声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们(men)发现(xiàn)了(le)一个有趣的事情。探测(cè)率会(huì)在每年(nián)的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家认为(wèi)这(zhè)可能(néng)是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么(me)暗物(wù)质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围(wéi)绕着银(yín)河系进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应的(de)振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕(rào)银河系(xì)的方(fāng)向(xiàng)是一(yī)致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完全一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质流最快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了(le)60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这(zhè)可以(yǐ)用来解释，研(yán刘备文学是什么意思，刘备文学啥意思)究人员们所观测到的(de)周期性(xìng)信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其(qí)他的情况，造(zào)成这(zhè)种年度周期信号的差异(yì)也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了(le)一个几乎相同的实验室，这(zhè)里(lǐ)的季节(jié)与之前的实(shí)验(yàn)室正(zhèng)好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个(gè)实(shí)验室是(shì)一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就(jiù)可以(yǐ)成(chéng)为暗物质(zhì)所存(cún)在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台太空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃(bó)望(wàng)远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远镜(jìng)其(qí)中一个关键的用途(tú)就是探索暗物质(zhì)背后的(de)奥(ào)秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室(shì)粒(lì)子天(tiān)体物理中心的科学(xué)家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是(shì)生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些推论(lùn)的大前提(tí)是(shì)要先找到暗物(wù)质(zhì)存在的(de)实际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到底存(cún)不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支(zhī)持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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