宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去(qù)的(de)几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超过(guò)50次的(de)长期实验，但是(shì)却没有发(fā)现任何的有效证(zhèng)据。除(chú)了(le)一(yī)个地(dì)方，在1687年(nián)出版(bǎn)的(de)自(zì)然哲学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某些(xiē)天(tiān)体运行轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定有未知的(de)天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的(de)例(lì)子。但(dàn)是这些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星系或者是星团的(de)尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年(niá秋肖是指哪几个生肖，十二生肖北方生肖有哪些n)，瑞士的(de)物理学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一(yī)个由(yóu)数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚(fù)在一(yī)起(qǐ)。测量星(xīng)系(xì)团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两种方(fāng)法(fǎ)结果一致，就可(kě)以确定(dìng)其质量的范围(wéi)。

第(dì)一(yī)种是(shì)获得其(qí)"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移测(cè)量星系(xì)团中的各(gè)个星系相对于(yú)星(xīng)系团的运动速度。当测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速(sù)度(dù)的过程中，兹(zī)威基(jī)发现星系(xì)团(tuán)中很(hěn)多星系的速度(dù)比理论上(shàng)要快得多，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅靠这些可(kě)见星系(xì)的(de)质(zhì)量所产生(shēng)的引力是无(wú)法将(jiāng)它(tā)们束缚(fù)在(zài)星(xīng)系团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的(de)物(wù)质。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部(bù)分不可(kě)见的(de)暗质(zhì)，它不发(fā)散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对(duì)这样的(de)一种说(shuō)法不屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词(cí)才再(zài)一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特(tè)在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中(zhōng)心越(yuè)远的恒星(xīng)在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎(hū)保持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当中如果(guǒ)没有足(zú)够(gòu)大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质(zhì)的(de)存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的(de)结(jié)果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家(jiā)们通过(guò)射电望(wàng)远镜(jìng)测量了(le)距离(lí)星系中心(xīn)更远距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外(wài)，太阳系(xì)位于银河系的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光(guāng)年，根据(jù)万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理(lǐ)论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就是(shì)存在着一种我们看不(bù)到(dào)的物(wù)质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引力效(xiào)应(yīng)将星系(xì)聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开(kāi)始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现(xiàn)象的原(yuán)因(yīn)。在一(yī)项(xiàng)新的研究(jiū)当中，科学家(jiā)们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒(héng)星之(zhī)间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系(xì)不多，但是(shì)星(xīng)系当中存在(zài)的恒星数量却(què)只有银河系(xì)的千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上(shàng)，该星系必须(xū)存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会分崩离析。但(dàn)是科学家(jiā)们使(shǐ)用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行秋肖是指哪几个生肖，十二生肖北方生肖有哪些了40个小时(shí)的详细测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释(shì)的。那(nà)么又有人提出，也许(xǔ)该星系(xì)的暗(àn)物质，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引力的理解还不够全面，引力很可(kě)能在不同(tóng)尺度空(kōng)间中的(de)工作方式是不同的(de)，这意味着在行星系(xì)尺度中的(de)天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理解(jiě)的(de)方式运动。但是上升(shēng)到(dào)星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是(shì)不同的方(fāng)式。对于在星系团(tuán)之间的(de)相互作用，科(kē)学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在(zài)数百万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质(zhì)量之间(jiān)会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现(xiàn)在的物理定(dìng)律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于暗物(wù)质(zhì)存在的其(qí)他的理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解释(shì)的“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类(lèi)似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星(xīng)系的(de)气体(tǐ)当中。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些(xiē)气体所在(zài)的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来验证它的质量(liàng)区域到底是(shì)不(bù)是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩的高(gāo)清(qīng)照片，在(zài)照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本(běn)身并不(bù)是真的(de)被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被一个(gè)质量超级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个(gè)超大质量(liàng)的东西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象(xiàng)就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可(kě)能是超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星系团观(guān)测的(de)时候(hòu)，发现它的大质(zhì)量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是当(dāng)星(xīng)团发生全(quán)部的碰撞时，可被观(guān)测(cè)到(dào)的质量(liàng)气体被卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质则直接通(tōng)过了这(zhè)个区域(yù)，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对(duì)子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为是暗(àn)物(wù)质存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当中(zhōng)了(le)。经过(guò)了130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了(le)各相(xiāng)同性的微波辐射(shè)。其中红色(sè)的部(bù)分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对(duì)较(jiào)冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科学(xué)家们通过对前景(jǐng)背景分离后的(de)二(èr)值图像进行连(lián)通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是(shì)这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一(yī)些峰值的幅(fú)度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波(bō)背景辐射(shè)的测量值，我们(men)需要(yào)的暗物(wù)质(zhì)大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需(xū)要(yào)的暗(àn)物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它(tā)们不(bù)参与任何其(qí)他的电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如(rú)果能(néng)够(gòu)找到这种粒子的(de)存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存在(zài)的(de)实际(jì)证据。这种粒子(zi)到底是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提出了数十(shí)种的假想目(mù)标(biāo)，而要寻(xún)找这些不同的(de)目标粒(lì)子所需(xū)要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当中，人(rén)类为了寻(xún)找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过(guò)50次的(de)实验，却(què)没有(yǒu)任(rèn)何(hé)实质性的发(fā)现，除(chú)了一(yī)个地方，意(yì)大利(lì)的(de)格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了(le)20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后在11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学(xué)家认为这可能是人类(lèi)发(fā)现暗物质的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系正在(zài)以220公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们(men)也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物(wù)质流，这个(gè)过(guò)程中会(huì)产生相(xiāng)应的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的(de)方向是一致的，而(ér)另外半年则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快(kuài)的(de)时(shí)段。而在11月(yuè)份(fèn)，又(yòu)恰好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个(gè)理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可(kě)以用来(lái)解释，研究人员们所观(guān)测(cè)到(dào)的周期性(xìng)信号。当然也可(kě)能有其(qí)他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符合这个(gè)周(zhōu)期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了一个几乎相同的实(shí)验室，这里(lǐ)的(de)季节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在(zài)这(zhè)里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第(dì)一个实验室(shì)是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以(yǐ)得到相同的(de)信号，就可(kě)以成为(wèi)暗物质所存(cún)在(zài)的非(fēi)常(cháng)有力的证(zhèng)据(jù)了。但是由于(yú)这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至目前(qián)还无法提供(gōng)相应的(de)数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的(de)望(wàng)远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈勃望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希(xī)格(gé)雷斯(sī)罗曼(màn)太(tài)空望远镜其(qí)中一个关键的用途就(jiù)是探索暗物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结(ji秋肖是指哪几个生肖，十二生肖北方生肖有哪些é)果，我(wǒ)们只能拭(shì)目(mù)以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存在(zài)，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生命(mìng)进(jìn)化的一个重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理(lǐ)论得(dé)到进一步的证(zhèng)实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要先找到(dào)暗物质(zhì)存在的实际证据。那(nà)么(me)小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持(chí)是我更新的动力(lì)！

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