宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科(kē)学家(jiā)们(men)在过去的几十(shí)年当中进(jìn)行了(le)超过50次的长期实验(yàn)，但是却(què)没有(yǒu)发现任何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引(yǐn)力定(dìng)律的时候，他们(men)就会(huì)知道，周围(wéi)一定有(yǒu)未(wèi)知的(de)天(tiān)体通过引(yǐn)力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星的(de)发现都是(shì)应用万(wàn)有(yǒu)引力定律所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究(jiū)和测(cè)量后(hòu)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(dà)星(xīng)系团(tuán)，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量(liàng)一般会使(shǐ)用到两种(zhǒng)方法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以(yǐ)确定其质量的范围(wéi)。

第(dì)一(yī)种是获(huò)得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数(shù)据是(shì)测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学质量(liàng)的(de)计算，是利用光谱红(hóng)移测(cè)量(liàng)星(xīng)系团(tuán)中的(de)各个星(xīng)系相(xiāng)对(duì)于星系(xì)团的运动(dòng)速(sù)度。当(dāng)测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力(lì)学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发(fā)座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系的速度比理(lǐ)论(lùn)上(shàng)要快得多，按照牛(niú)顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束缚在(zài)星系团内的(de)，它们早(zǎo)就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部(bù)分不(bù)可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样(yàng)的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这(zhè)个词才再(zài)一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的恒(héng)星在(zài)其轨道上的运(yùn)行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标(biāo)准的方法来解释(shì)暗物(wù)质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果(guǒ)，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的力(lì)量进入(rù)其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转速(sù)度并不符合牛(niú)顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的太(tài)阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系位于银河系的(de)第(dì)三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系(xì)正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度(dù)远远大(dà)于理(lǐ)论(lùn)速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加(jiā)速(sù)度的(de)原因很可(kě)能就(jiù)是(shì)存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不(bù)到的物质(zhì)，是这些暗物质的(de)引力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是(shì)从这时(shí)开(kāi)始，越来越多(duō)的研(yán)究人员(yuán)开(kāi)始相信暗物(wù)质的存(cún)在。科学(xué)家根据星系(xì)外恒星(xīng)轨道的速度(dù)，估(gū)算在星系(xì)当中(zhōng)暗物(wù)质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可以(yǐ)解释(shì)这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒(héng)星之(zhī)间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文(wén)学家还(hái)发现了一个反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒星(xīng)数量却(què)只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用(yòng)正常的物(wù)质和力学定律来解(jiě)释(shì)的。那(nà)么(me)又有(yǒu)人提出，也(yě)许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没(méi)有任何星系存(cún)在。造成这些现(xiàn)象的除了暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另(lì吃肉的生肖有哪几肖，吃肉的生肖有哪几肖呢ng)一种可能就是人(rén)类对(duì)引力的理解(jiě)还不够全面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺度(dù)空间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着它们的(de)轨道，按照我们所(suǒ)理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团(tuán)的(de)尺度，引力(lì)之间的相互(hù)作用(yòng)则(zé)是不(bù)同(tóng)的方(fāng)式。对于在星系团之间的相(xiāng)互(hù)作用，科(kē)学(xué)家还引入了外部场效应的(de)概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的(de)质量之间(jiān)会(huì)产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这意味着我们需(xū)要对现在的物理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让(ràng)很多人认(rèn)为暗物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结(jié)。但(dàn)是在宇(yǔ)宙(zhòu吃肉的生肖有哪几肖，吃肉的生肖有哪几肖呢)当(dāng)中还有关于暗物(wù)质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质量都(dōu)在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用(yòng)就会(huì)导(dǎo)致温度的(de)急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅(fú)降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的(de)中间区域。那(nà)么我们(men)通过什么来验证它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不(bù)是集中在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可(kě)以(yǐ)明(míng)显地看到很多(duō)星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大(dà)的(de)形变。其实这些(xiē)星系本身并不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一(yī)个(gè)质量(liàng)超级巨大(dà)的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量的东(dōng)西的引力，会(huì)使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系(xì)的(de)光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这个巨大的(de)天(tiān)体(tǐ)可(kě)能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候(hòu)，发现它的(de)大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好(hǎo)的解释(shì)方法就是当星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的质量气体(tǐ)被卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质则直接通过了(le)这个区(qū)域(yù)，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也被(bèi)认(rèn)为是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之外(wài)，还有来(lái)自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可(kě)见(jiàn)光终(zhōng)于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过(guò)了130多(duō)亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在宇宙空间背(bèi)景上留(liú)下了各相(xiāng)同性的微波辐射(shè)。其中红色的(de)部(bù)分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温差只有万分之一(yī)。

科(kē)学家们(men)通过(guò)对前(qián)景(jǐng)背景分离后的二(èr)值图像进(jìn)行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来(lái)不应(yīng)该是这(zhè)样的(de)，而随着暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景(jǐng)辐射的测量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物(wù)质大约(yuē)是普通(tōng)物质(zhì)的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一个简单(dān)的理论(lùn)框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的(de)观测结(jié)果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是(shì)什么(me)？科学家(jiā)们已经提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实(shí)验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十年当中(zhōng)，人(rén)类为(wèi)了寻找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次的(de)实(shí)验，却(què)没有(yǒu)任(rèn)何(hé)实质性的发现，除(chú)了一个地方，意(yì)大利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地(dì)球上(shàng)最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了某种信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数据(jù)收(shōu)集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率会在(zài)每年的6月份(fèn)达(dá)到(dào)峰值，然(rán)后在11月(yuè)降(jiàng)到最低(dī)，而且在(zài)20年(nián)当中每(měi)年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物(wù)质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系(xì)正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味着(zhe)我们也在以这样(yàng)的速度(dù)在穿越(yuè)着暗(àn)物质流(liú)，这个(gè)过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与(yǔ)之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢值(zhí)。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的(de)平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并(bìng)不影响这(zhè)个理(lǐ)论的有效(xiào)性。

因此科(kē)学(xué)家(jiā)认为(wèi)这可以(yǐ)用(yòng)来解释(shì)，研究(jiū)人员们所观测到(dào)的周期性信号。当然(rán)也(yě)可能有其他的情况，造成(chéng)这(zhè)种年(nián)度周期信号(hào)的(de)差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这个(gè)周期(qī)的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几(jǐ)乎(hū)相(xiāng)同的(de)实验室(shì)，这里的季节(jié)与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿(chuān)过(guò)暗物(wù)质流(liú)的运(yùn)动特(tè)征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在(zài)这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目(mù)前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NA吃肉的生肖有哪几肖，吃肉的生肖有哪几肖呢SA将会发射一(yī)台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈(hā)勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)其(qí)中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室(shì)粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科(kē)学(xué)家丹琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它们极有可(kě)能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质(zhì)会(huì)不会意味着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正(zhèng)在通过这样(yàng)的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大(dà)前提(tí)是要先找到暗(àn)物质存在的(de)实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到(dào)底存(cún)不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢(huān)请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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