宇宙(zhòu)是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什(shén)么(me)？人类为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家们在过(guò)去的几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有(yǒu)发现任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运(yùn)动的规律(lǜ)。往(wǎng)后的(de)几百(bǎi)年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算(suàn)并且(qiě)发(fā)现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定(dìng)律所取得重大天文成(chéng)就的例(lì)子。但是(shì)这些发现(xiàn)都是(shì)在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可(kě)当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研(yán)究和测量后发星系团的(de)质量。这是一个由(yóu)数(shù)千个星系所组成的(de)巨大星系团，这(zhè)些星系被(bèi)引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团(tuán)的质量(liàng)一般(bān)会使(shǐ)用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法(fǎ)结果一(yī)致，就可以确定其(qí)质量(liàng)的范(fàn)围。

第一(yī)种(zhǒng)是(shì)获得其"光(guāng)度学的质(zhì)量(liàng)"，需(xū)要的数据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学(xué)质量的计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星系团(tuán)中的(de)各个星(xīng)系相对于(yú)星系团的运(yùn)动速度(dù)。当(dāng)测量结(jié)果出来之(zhī)后，兹(zī)威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发现星系(xì)团中(zhōng)很多星系的(de)速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛(niú)顿的(de)运动学定律，仅靠(kào)这些可(kě)见星系的质量所产生的(de)引力是无法将它们束缚在(zài)星系团内的(de)，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之外(wài)了，除非有一种(zhǒng)神秘的(de)力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这(zhè)样部(bù)分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们(men)却(què)占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特(tè)在观(guān)测仙(xiān)女(nǚ)座星系(xì)中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的运行速(sù)度就会越慢。但是他(tā)们(men)观测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与(yǔ)中(zhōng)心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足(zú)够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外(wài)围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种(zhǒng)相对标准的(de)方法来解释暗物(wù)质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心的(de)距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们(men)通(tōng)过射电望远镜测量(liàng)了距离星系中心更远距离的(de)氢(qīng)元素(sù)，发现它(tā)们的(de)旋转速(sù)度(dù)并不(bù)符(fú)合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也(yě)不例(lì)外，太阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行(xíng)计(jì)算，太阳系的运行速(sù)度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个(gè)实际速度远远大于理论速度，那么(me)产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因很可(kě)能(néng)就是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效应将星系聚(jù)集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越(yuè)多的(de)研究(jiū)人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒(héng)星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不46oz爆米花多大万达影城 爆米花会吃胖吗是(shì)唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因(yīn)。在(zài)一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力(lì)效应的遥(yáo)远恒(héng)星之(zhī)间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发(fā)现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银河系(xì)不多，但是(shì)星(xīng)系当(dāng)中存在的(de)恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗(àn)物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析。但是科(kē)学家们(men)使用最先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可(kě)以用正(zhèng)常的物质(zhì)和力(lì)学定律来解释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何(hé)星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的(de)假说之外(wài)，另一(yī)种可能(néng)就是人类对(duì)引力的(de)理解还不够全面，引力(lì)很可能在(zài)不(bù)同(tóng)尺度空(kōng)间中的工作方式是不同(tóng)的，这意(yì)味着(zhe)在行(xíng)星系尺度(dù)中的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我们所理解的(de)方式运动。但是上(shàng)升到星系(xì)和星(xīng)团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是(shì)不同的方式。对(duì)于在星(xīng)系团(tuán)之间的(de)相(xiāng)互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数百万光年(nián)的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意(yì)味着我(wǒ)们(men)需要(yào)对(duì)现在的物(wù)理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为暗(àn)物质(zhì)假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关(guān)于(yú)暗物质存在(zài)的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的(de)星团，它们(men)大部(bù)分(fēn)的普通质量都在星系(xì)的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体(tǐ)的相互作用就(jiù)会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团(tuán)大(dà)部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中(zhōng)间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它的(de)质(zhì)量区域(yù)到底是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生(shēng)了巨(jù)大的形变。其实这些(xiē)星(xīng)系(xì)本身(shēn)并不(bù)是(shì)真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个(gè)质(zhì)量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质(zhì)量的东西的(de)引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引(yǐn)力(lì)透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的(de)大质量区(qū)域并(bìng)不是在(zài)中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的(de)解释方法就(jiù)是当星(xīng)团46oz爆米花多大万达影城 爆米花会吃胖吗发生全部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的(de)质量气体(tǐ)被卡在了(le)中间，暗物质则(zé)直(zhí)接通过(guò)了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最好的理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各(gè)相同性的微(wēi)波(bō)辐(fú)射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后(hòu)的(de)二值图像进行连通域提取和标记之后(hòu)发(fā)现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是(shì)这(zhè)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(lái)“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射的(de)测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例(lì)是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解释(shì)了很(hěn)多不同的观测结果。而暗(àn)物(wù)质(zhì)的本质就(jiù)是宇宙当(dāng)中存在着某种类型(xíng)的粒(lì)子，它们不参(cān)与任(rèn)何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通(tōng)过引力来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的(de)实际(jì)证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒子(zi)所需(xū)要的实(shí)验(yàn)方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经(jīng)进(jìn)行(xíng)了超过50次的实验，却没有任何实(shí)质性的发现，除了(le)一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山(shān)下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大(dà)的地学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一(yī)个三层(céng)楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣(qù)的(de)事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类发现暗物质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质(zhì)会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物(wù)质存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们也在以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个(gè)过程(chéng)中(zhōng)会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是(shì)一致(zhì)的，而另外半(bàn)年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方(fāng)向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质(zhì)流(liú)最快的(de)时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实(shí)际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因(yīn)此科学(xué)家认为这可以(yǐ)用来(lái)解释(shì)，研究(jiū)人员们(men)所观测到的周期性信号。当然(rán)也可能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也(yě)可(kě)能是(shì)温度、湿度、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的数量也(yě)符合这(zhè)个(gè)周期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了一个(gè)几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验(yàn)室(shì)正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和(hé)第(dì)一个实验(yàn)室是(shì)一样的(de)。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到(dào)相同的(de)信(xìn)号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于(yú)这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以截至(zhì)目前还无法提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会(huì)发射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途就是探索暗(àn)物(wù)质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会(huì)支(zhī)持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或(huò)者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不会(huì)意味(wèi)着人类并不孤单呢(ne)？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前提是(shì)要先(xiān)找到暗物(wù)质存在的实(shí)际(jì)证据。那么(me)小伙伴们(men)，你们觉(jué)得(dé)暗物质到底(dǐ)存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新的动力！

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