宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会存在科学(xué)无(wú)法解释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的(de)证据，科学家们在过去的几十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在(zài)1687年(nián)出版的自(zì)然哲(zhé)学数(shù)学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规律(lǜ)。往(wǎng)后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文(wén)学家们(men)发(fā)现某些(xiē)天(tiān)体运(yùn)行(xíng)轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律的(de)时候(hòu)，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄(shè)动(dòng)它的(de)轨(guǐ)道(dào)。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星(xīng)、冥王星的发(fā)现都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得(dé)重大天文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都是(shì)在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就(jiù)开(kāi)始变得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨(jù)大星系团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚在一起。测量星(xīng)宰相的宰最早指什么官职答案，宰相的宰最早指什么意思系(xì)团的质量一(yī)般会使(shǐ)用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获(huò)得其"光度学的(de)质量"，需(xū)要的数据是测(cè)量(liàng)各个星系(xì)的光度。

第二种是动力(lì)学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的(de)各个星系(xì)相对(duì)于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基(jī)彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测(cè)量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系(xì)的速(sù)度比理论上(shàng)要(yào)快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就(jiù)应该被(bèi)抛出(chū)星(xīng)系团之(zhī)外(wài)了，除(chú)非(fēi)有一种神秘的力量在起作(zuò)用(yòng)，这种力量来(lái)源(yuán)于(yú)某种(zhǒng)隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基(jī)提出了(le)这(zhè)样(yàng)部分不可见的(de)暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大部分(fēn)的质量(liàng)。只(zhǐ)是(shì)当时的人(rén)们对(duì)这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙女座(zuò)星(xīng)系(xì)中的(de)恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星(xīng)在(zài)其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在(zài)星系当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够大的质量来吸(xī)引它(tā)们(men)，这些(xiē)外(wài)围的恒星早就被(bèi)甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标准的(de)方法来(lái)解释暗物质(zhì)的(de)存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是科学(xué)家们通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了(le)距离星系中(zhōng)心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的(de)旋转速度(dù)并(bìng)不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳(yáng)系位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速(sù)度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系(xì)旋转，这个(gè)实际(jì)速(sù)度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论(lùn)速度，那么产生(shēng)以上(shàng)这种向心加(jiā)速(sù)度(dù)的原因很可(kě)能就(jiù)是存在着(zhe)一种我们(men)看不(bù)到的物质，是(shì)这些(xiē)暗(àn)物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究人(rén)员开始相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科(kē)学家根据星系外(wài)恒星轨道(dào)的速度，估(gū)算在星系当(dāng)中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整(zhěng)个(gè)星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以(yǐ)解(jiě)释这个(gè)现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异(yì)。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在的(de)恒宰相的宰最早指什么官职答案，宰相的宰最早指什么意思星(xīng)数量(liàng)却只有银河(hé)系的(de)千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须(xū)存(cún)在暗物质，否则就会(huì)分崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们使用最先(xiān)进的望远镜对(duì)其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正常的(de)物质和力学定(dìng)律(lǜ)来解(jiě)释的(de)。那么(me)又有(yǒu)人提出(chū)，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另(lìng)一(yī)个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附近没有任何星系(xì)存在。造(zào)成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引力的(de)理解还不够全面，引力(lì)很(hěn)可能在(zài)不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作方式(shì)是不(bù)同的，这意(yì)味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照我们(men)所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系(xì)和星团的(de)尺度，引力之间的(de)相互(hù)作用则(zé)是不同的(de)方式。对于(yú)在星(xīng)系(xì)团之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作用，科学家还引入了外部场效应(yīng)的概(gài)念，指的是在数(shù)百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于(yú)暗物(wù)质存在的其他的(de)理论证(zhèng)据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的星团，它(tā)们大部分的普通质量都在星系的气(qì)体(tǐ)当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急(jí)剧(jù)升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系(xì)团大部分(fēn)的(de)质量将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到(dào)底是不是(shì)集中在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第(dì)一张全彩的(de)高(gāo)清(qīng)照片(piàn)，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些星系本身并不(bù)是真的被扭曲了(le)，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的(de)天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观(guān)测者之(zhī)间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都(dōu)发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的天体可能是(shì)超大(dà)质(zhì)量的黑洞或者是暗(àn)物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观(guān)测的时候，发现它的大质量(liàng)区(qū)域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法(fǎ)就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在了中间(jiān)，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了这个区域(yù)，并(bìng)在两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对(duì)子弹星系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留(liú)下了各相同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色(sè)则(zé)表示相对(duì)较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的(de)温差只有万(wàn)分之一(yī)。

科(kē)学家们通过对(duì)前(qián)景背景分离后的二值图像(xiàng宰相的宰最早指什么官职答案，宰相的宰最早指什么意思)进行(xíng)连(lián)通域(yù)提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变(biàn)得看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹(pǐ)配(pèi)宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐(fú)射的测量(liàng)值，我们需要的暗物(wù)质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星(xīng)系当中恒星运(yùn)动所需要的暗(àn)物(wù)质比(bǐ)例是(shì)一(yī)致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的(de)理论框架，就很(hěn)好地解(jiě)释了很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的粒子，它们(men)不参(cān)与任何其他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存(cún)在(zài)，就相当于找到了(le)暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到(dào)底是(shì)什么？科学家们已经提(tí)出(chū)了数(shù)十种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何实质性(xìng)的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大的(de)地学(xué)实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周期(qī)性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的(de)科学(xué)家声称观测到(dào)了某种信(xìn)号(hào)。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的(de)事(shì)情。探测(cè)率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在(zài)20年(nián)当中每年都是一(yī)样。一(yī)些科(kē)学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什(shén)么暗物(wù)质会产生周(zhōu)期性的年(nián)度信号(hào)呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程(chéng)中会(huì)产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的(de)方向与太(tài)阳环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的(de)方向正好达(dá)到(dào)完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好(hǎo)达(dá)到了(le)最慢(màn)值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河(hé)系(xì)的平(píng)面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员们所观测到(dào)的周(zhōu)期(qī)性信号。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期信(xìn)号的差异(yì)也(yě)可能是(shì)温度(dù)、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以，科学家们(men)又在(zài)南半(bàn)球建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的季(jì)节与之前的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征和第一(yī)个实验室(shì)是(shì)一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的(de)信号，就可以成为暗(àn)物质(zhì)所存在的非常有力的证据了(le)。但是由(yóu)于这(zhè)个(gè)实验室刚(gāng)刚建成不(bù)久，所以(yǐ)截至目前还(hái)无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供(gōng)的(de)视(shì)野(yě)是(shì)哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南(nán)希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一(yī)个关(guān)键的(de)用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对(duì)于探测的(de)结果，我们(men)只能拭目以待了。费(fèi)米实(shí)验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究(jiū)发现，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如(rú)果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的(de)行(xíng)星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的大前(qián)提是要先找到(dào)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的(de)动力！

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