宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学(xué)无法(fǎ)解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在(zài)过去(qù)的几十年当中(zhōng)进行了(le)超(chāo)过50次的长期实验，但是却(què)没(méi)有(yǒu)发(fā)现(xiàn)任何的有效证(zhèng)据(jù)。除了一个地方，在1687年出(chū)版的(de)自然哲(zhé)学数学原理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学(xué)家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的(de)天体通过(guò)引力在摄(shè)动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王(wáng)星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得(dé)重大(dà)天(tiān)文(wén)成就的例(lì)子。但是(shì)这些发现都(dōu)是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发星(xīng)系团的质量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引力束缚(fù)在一起。测(cè)量(liàng)星系团的质(zhì)量一般会(huì)使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确(què)定其质量的范(fàn)围。

第(dì)一(yī)种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学(xué)的质量(liàng)"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第二种是(shì)动力学(xué)质量的(de)计算，是(shì)利(lì)用(yòng)光谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹(zī)威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发座(zuò)星(xīng)系(xì)团有99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可见光(guāng)的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异(yì)的(de)是(shì)，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很(hěn)多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除(chú)非有一种神秘(mì)的力量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基提出了(le)这样部分不可见的暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的(de)一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次(cì)出(chū)现(xiàn)。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的(de)恒(héng)星在其轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到(dào)不可思议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持(chí)不变(biàn)。可(kě)是(shì)根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象，科学(xué)家们会使用一(yī)种相对标(biāo)准的(de)方法来解释暗物(wù)质的(de)存在(zài)，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物(wù)质的(de)力(lì)量进入(rù)其中。

于是科(kē)学家(jiā)们(men)通过射(shè)电(diàn)望远(yuǎn)镜(jìng)测量了(le)距(jù)离星系中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太(tài)阳系也(yě)不(bù)例外，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系的(de)第(dì)三悬臂(bì)之(zhī)上，距离(lí)银河系(xì)中心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系的运行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系(xì)正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么(me)产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们(men)看不到的物质(zhì)，是(shì)这些(xiē)暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物(wù)质的存(cún)在。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道的速(sù)度(dù)，估(gū)算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整个星系(xì)质量的(de)85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解释(shì)这个现象的(de)原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会(huì)出现速度上的(de)微小差异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还发现(xiàn)了一个(gè)反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大(dà)约(yuē)2.5亿光(guāng)年(nián)，大小和银河系(xì)不(bù)多(duō)，但是星系当中存在的(de)恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河(hé)系的(de)千分之一(yī)。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上(shàng)，该星系(xì)必须存(cún)在(zài)暗(àn)物(wù)质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用(yòng)最先(xiān)进的(de)望(wàng)远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小时的(de)详细测量(liàng)之(zhī)后，发(fā)现星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正常(cháng)的(de)物质和力学定(dìng)律(lǜ)来解释的(de)。那么又(yòu)有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星(xīng)系存(cún)在。造成(chéng)这(zhè)些现象的(de)除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类(lèi)对引力的(de)理解还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是(shì)不同的(de)，这意味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的(de)轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力(lì)之(zhī)间的(de)相互作用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于(yú)在星系团之间的(de)相互作用(yòng)，科学家还引入了外(wài)部(bù)场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光年的规模(mó)上，巨(jù)大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现也让(ràng)很多(duō)人认为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据，这(zhè)些理论(lùn)证据(jù)是蒙(méng)德理论所没法解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大(dà)部分的普通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大幅(fú)降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的(de)质(zhì)量(liàng)将位于所(suǒ)有这些(xiē)气体所在(zài)的中间区(qū)域。那(nà)么(me)我们通过什么来验证它的质量(liàng)区域到底(dǐ)是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是(shì)真的(de)被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥(yáo)远的(de)天(tiān)体和我们地球上的(de)观测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级(jí)巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引(yǐn)力透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨大的天体可(kě)能是超大(dà)质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系(xì)团观测的时候，发(fā)现它的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释(shì)方法就是当星(xīng)团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物(wù)质(zhì)则直接(jiē)通过了(le)这(zhè)个(gè)区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力(lì)透(tòu)镜研(yán)究也(yě)被(bèi)认为是暗物(wù)质存(cún)在的迄今(jīn)为(wèi)止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无(wú)阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当中了(le)。经过了(le)130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部分表示(shì)温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的(de)温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对(duì)前景背景分离后的二值图像进行连通域提(tí)取和(hé)标记之后(hòu)发现(xiàn)，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来不(bù)应该(gāi)是这样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释星(xīng)系(xì)当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的(de)观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒子(zi)，它们(men)不参与任(rèn)何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学(xué)家们(men)已经(jīng)提出了数(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方式也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经进行了超过50次的(de)实(shí)验，却没有任何实质性的(de)发现(xiàn)，除(chú)了(le)一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学(xué)实验室(shì)，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探(tàn)测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒(lì)子的周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科(kē)学家声称(chēng)观测(cè)到了(le)某种信号。经过了20多年的数(shù)据艺高人胆大什么意思打一生肖，艺高人胆大什么意思 说明人有较强动机(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认(rèn)为这可(kě)能(néng)是(shì)人类发现暗物质的第一(yī)个(gè)直接证据。

但是为什么暗(àn)物质会(huì)产生周期性(xìng)的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么(me)如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我(wǒ)们也(yě)在以这样的速(sù)度在(zài)穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河(hé)系(xì)的方向是(shì)一(yī)致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的(de)方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达到了(le)最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但是这并(bìng)不(bù)影响这个(gè)理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为(wèi)这可以用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观测到的(de)周期性信(xìn)号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这(zhè)种(zhǒng)年(nián)度(dù)周期信号的差异也可能(néng)是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利游客(kè)的数量(liàng)也符(fú)合这个周期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在南(nán)半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的(de)实验室，这里(lǐ)的季节与之前的(de)实验(yàn)室正好相反，而在(zài)这里，地(dì)球穿过暗(àn)物质流(liú)的运动(dòng)特(tè)征和第一个实验(yàn)室是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非(fēi)常有(yǒu)力(lì)的证据了(le)。但是由于这(zhè)个实验室(shì)刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无(wú)法提供相应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途艺高人胆大什么意思打一生肖，艺高人胆大什么意思 说明人有较强动机(tú)就是探(tàn)索暗物质(zhì)背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗(àn)物质存在，它们(men)极有可(kě)能拥(yōng)有另一(yī)种神秘的效应(yīng)，这种暗物(wù)质效(xiào)应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说(shuō)是生命进(jìn)化的一个(gè)重要因(yīn)素(sù)。

如果这一(yī)理(lǐ)论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么(me)遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质会不会意(yì)味(wèi)着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推(tuī)论(lùn)的大(dà)前提是要先找到暗物质存(cún)在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持(chí)是(shì)我更新的动力！

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