宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会存在(zài)科(kē)学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是(shì)什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学家们(men)在过去的几十年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛(niú)顿发(fā)表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往(wǎng)后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文(wén)学家们发现某些天体运行轨道出现异(yì)常，不(bù)符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且(qiě)发现了(le)海王(wáng)星的存(cún)在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星(xīng)的(de)发(fā)现都(dōu)是(shì)应用万(wàn)有引力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是(shì)这(zhè)些(xiē)发现都是(shì)在恒星(xīng)系统(tǒng)的(de)尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就(jiù)开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理(lǐ)学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一(yī)个(gè)由数千个星系所组成(chéng)的(de)巨大(dà)星系团(tuán)，这些星系被引力束(shù)缚(fù)在一(yī)起。测量星系团的质量一般会(huì)使用到(dào)两种方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其质量(liàng)的(de)范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的(de)光度。

第(dì)二(èr)种是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系(xì)团的(de)运(yùn)动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的(de)质(zhì)量(liàng)消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光(guāng)的(de)形式所(suǒ)存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见星系(xì)的质量所产生的引力是(shì)无法(fǎ)将(jiāng)它们(men)束缚在星系团内的(de)，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星系(xì)团之外(wài)了(le)，除(chú)非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源(yu护士是事业编制吗 2023年护士还有编制吗án)于某(mǒu)种隐形的(de)物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提(tí)出了这样(yàng)部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的(de)质量。只是当(dāng)时的人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度(dù)就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果(guǒ)却(què)让人感到不(bù)可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这(zhè)种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家(jiā)们会使用一(yī)种相对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释(shì)暗物质的(de)存在，这种方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的(de)距(jù)离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是(shì)由暗物质的(de)力量(liàng)进入其中。

于是科学家们(men)通(tōng)过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的(de)太阳系也不例外(wài)，太(tài)阳系位于银河(hé)系(xì)的第三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年(nián)，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行计(jì)算，太阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的(d护士是事业编制吗 2023年护士还有编制吗e)速度围绕银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度，那么(me)产生以(yǐ)上这种向心加(jiā)速(sù)度的原因(yīn)很可能就是存(cún)在着一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究人员开始相信暗物(wù)质的(de)存(cún)在。科(kē)学家根据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的(de)速(sù)度(dù)，估算在(zài)星系当中暗物(wù)质的(de)质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物(wù)质(zhì)并不(bù)是唯一可以解释这(zhè)个现象的(de)原因。在一项新的研(yán)究当中，科学(xué)家(jiā)们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地(dì)球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河(hé)系不多，但是星系当(dāng)中(zhōng)存在的(de)恒星(xīng)数(shù)量(liàng)却(què)只有银(yín)河(hé)系的千分(fēn)之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须(xū)存在暗(àn)物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用(yòng)最先(xiān)进的(de)望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了40个(gè)小时(shí)的详(xiáng)细(xì)测(cè)量之后，发现星系(xì)中的恒星运动(dòng)是可以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力学(xué)定律来(lái)解释的(de)。那么(me)又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解还不够全(quán)面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间中(zhōng)的工(gōng)作方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着它们的(de)轨道(dào)，按照我们所理解的方(fāng)式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用(yòng)则(zé)是(shì)不同(tóng)的方式。对于在(zài)星系团之间(jiān)的(de)相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部(bù)场效应的(de)概念，指的(de)是在数(shù)百万光(guāng)年的规(guī)模上，巨大(dà)的质量(liàng)之间会(huì)产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需(xū)要(yào)对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存(cún)在的其他的理论证据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质量都在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大幅(fú)降低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后，子(zi)弹星系团大部分的(de)质量(liàng)将(jiāng)位于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么(me)来验证它的质(zhì)量区域(yù)到底(dǐ)是不是(shì)集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其(qí)实这些(xiē)星系本(běn)身并不(bù)是(shì)真的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们(men)地球上(shàng)的(de)观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生(shēng)了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天体(tǐ)可能是(shì)超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物(wù)质护士是事业编制吗 2023年护士还有编制吗。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星(xīng)系(xì)团观测(cè)的时(shí)候，发(fā)现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而是在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测(cè)到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研(yán)究也被认为是暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经(jīng)过(guò)了(le)130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的(de)区域，但实际上它们(men)之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们(men)通(tōng)过对前景背景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进行(xíng)连通(tōng)域提(tí)取和(hé)标记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来(lái)不(bù)应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们需要的暗(àn)物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中恒(héng)星(xīng)运动所需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗(àn)物质的本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存(cún)在着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任何其(qí)他的(de)电磁(cí)作(zuò)用(yòng)，只通(tōng)过(guò)引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质存(cún)在的实(shí)际证据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家(jiā)们(men)已经提出(chū)了(le)数(shù)十(shí)种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目标(biāo)粒子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了(le)一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一(yī)个三层(céng)楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的(de)周(zhōu)期性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集(jí)，人们发现了一(yī)个有趣(qù)的事情。探测率会在(zài)每年的(de)6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最(zuì)低，而且(qiě)在20年当中(zhōng)每(měi)年(nián)都是一样。一些科学家认为这可能(néng)是人类发现暗物质的(de)第一(yī)个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进(jìn)行移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味(wèi)着我们(men)也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡(dàng)，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方(fāng)向与太(tài)阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向(xiàng)是一(yī)致的(de)，而(ér)另外半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候(hòu)，地(dì)球与太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了(le)60度的(de)倾斜，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的(de)水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客(kè)的数量也(yě)符合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家们又在(zài)南半球(qiú)建立(lì)了(le)一个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗物质流(liú)的(de)运动特征和(hé)第一个实(shí)验室是(shì)一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗(àn)物质所存在的非常有力(lì)的证据(jù)了。但是(shì)由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久，所以(yǐ)截(jié)至目前(qián)还无法提供(gōng)相(xiāng)应的数据(jù)支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是(shì)探索暗(àn)物质(zhì)背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我们只(zhǐ)能拭目以待了。费米(mǐ)实(shí)验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它们极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者(zhě)说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质会不会意味(wèi)着人(rén)类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个(gè)角落(luò)的(de)行星上，暗物质(zhì)正在通过(guò)这样(yàng)的效应创造生(shēng)命(mìng)。当(dāng)然(rán)，这(zhè)些推论的(de)大前(qián)提是要先找到暗物质(zhì)存(cún)在的实(shí)际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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