宇宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗(àn)物(wù)质存在的证据(jù)，科学家(jiā)们在过去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的(de)长期实验，但是却没有发现任(rèn)何(hé)的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后(hòu)的(de)几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异(yì)常，不(bù)符合万(wàn)有引力定律(lǜ)的(de)时候(hòu)，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维耶就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(zài)。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是(shì)应用万有引力定律所取得(dé)重(zhòng)大(dà)天文(wén)成就的例(lì)子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒(héng)星系(xì)统的尺(chǐ)度(dù)当中，可(kě)当(dāng)我们上升到星系或(huò)者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

193初一有几门课程 都学什么科目，初二有几门课程3年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨(cí)兹威基(jī)正在(zài)研究和测量后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是一个(gè)由(yóu)数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会(huì)使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结果一(yī)致，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的(de)质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量(liàng)各个(gè)星系的(de)光度。

第(dì)二种是(shì)动力学质量(liàng)的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相(xiāng)对于星系团的运(yùn)动速度。当测(cè)量结果出(chū)来之后，兹威(wēi)基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的(de)质(zhì)量(liàng)消失了，或者说(shuō)这99%的(de)质量并不(bù)以可见光的形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星(xīng)系的(de)速度比理论上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早(zǎo)就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在(zài)起作用，这种(zhǒng)力(lì)量(liàng)来源(yuán)于某种隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维基提出(chū)了这样部(bù)分不(bù)可见的暗质，它(tā)不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是(shì)当(dāng)时(shí)的(de)人们对这样的(de)一种(zhǒng)说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再(zài)一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道上的运(yùn)行速度(dù)就会越(yuè)慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中心(xīn)距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根据(jù)牛顿的万有引力(lì)定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的(de)质量来(lái)吸引它们(men)，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这种现(xiàn)象(xiàng)，科(kē)学家(jiā)们会使用一(yī)种相(xiāng)对标准的(de)方法来解释暗物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通(tōng)过射电望远镜测量了(le)距离星(xīng)系中(zhōng)心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定(dìng)律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上(shàng)这(zhè)种向心加速度的原因(yīn)很(hěn)可(kě)能就是存在(zài)着一(yī)种(zhǒng)我们(men)看不(bù)到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的(de)存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速度，估(gū)算(suàn)在星系当中暗(àn)物质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在(zài)一项新的(de)研究(jiū)当中，科学(xué)家们发(fā)现，几乎(hū)没(méi)有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小(xiǎo)差(chà)异。另外，天文(wén)学家还发(fā)现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银河(hé)系(xì)不多(duō)，但是星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系(xì)必(bì)须存在暗(àn)物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进行了40个小时(shí)的(de)详细测量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒(héng)星运动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大星(xīng)系剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它(tā)的附近没(méi)有任何(hé)星系存在。造(zào)成这(zhè)些现象的除了暗物(wù)质(zhì)的假说之外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对(duì)引力的理解还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可(kě)能在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工(gōng)作(zuò)方式是不(bù)同的，这意味(wèi)着在行星系(xì)尺度中的天体会(huì)沿着它们的(de)轨道，按(àn)照我们所(suǒ)理(lǐ)解(jiě)的方式(shì)运动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互作用则(zé)是不同的方(fāng)式(shì)。对于在星系团之间的相互(hù)作用，科学家(jiā)还引入了外(wài)部场(chǎng)效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是(shì)在数百(bǎi)万(wàn)光年的规(guī)模上，巨大的质量之间(jiān)会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律进(jìn)行修正(zhèng)，这(zhè)些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团(tuán)所(suǒ)组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们大部(bù)分的普通质量都在星(xīng)系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体(tǐ)的(de)相(xiāng)互(hù)作用就会导致(zhì)温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的(de)质量(liàng)将(jiāng)位于(yú)所(suǒ)有(yǒu)这些气体所在(zài)的中间区域。那(nà)么我们通过什么(me)来(lái)验证它的质量区域(yù)到底是(shì)不(bù)是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一(yī)张(zhāng)全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片中我(wǒ)们可以(yǐ)明显地看到很多星系(xì)似乎被(bèi)拉(lā)伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出了什么(me)问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我(wǒ)们(men)地球上(shàng)的观测(cè)者之间(jiān)。被一个质量超级巨大的天(tiān)体(tǐ)遮挡，这个超大(dà)质量的东(dōng)西的引力，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的光都发(fā)生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的(de)天体(tǐ)可能是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星(xīng)系团观测(cè)的时候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域并(bìng)不是在中间，而(ér)是在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是当星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时，可被(bèi)观测(cè)到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了(le)这(zhè)个区域，并(bìng)在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团的引力(lì)透镜研究(jiū)也(yě)被认(rèn)为是暗物(wù)质(zhì)存在的(de)迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留(liú)下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较(jiào)高的区域初一有几门课程 都学什么科目，初二有几门课程，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离后的二值图像进行连通域提(tí)取(qǔ)和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物质，图形看起来不应该是(shì)这样的(de)，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的(de)暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的(de)。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就(jiù)很好地(dì)解释了(le)很(hěn)多不(bù)同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何其他(tā)的电(diàn)磁作(zuò)用，只通(tōng)过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒(lì)子的(de)存(cún)在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物(wù)质存在(zài)的实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是(shì)什(shén)么(me)？科学家们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也不相同。在(zài)过去的几十年(nián)当中，人类为了寻找这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物(wù)质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实(shí)质(zhì)性的(de)发现(xiàn)，除了一(yī)个地方(fāng)，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层楼高的(de)探测器，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗(àn)物(wù)质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一(yī)个有(yǒu)趣(qù)的事情(qíng)。探测(cè)率会在每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可(kě)能是人类发(fā)现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太(tài)阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着(zhe)银河(hé)系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗(àn)物质流，这个过程(chéng)中会产生(shēng)相(xiāng)应的(de)振荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另(lìng)外半年(nián)则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到(dào)完(wán)全一致，这是理论上地球穿越暗物质流最快的时(shí)段(duàn)。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银(yín)河(hé)系的平面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但(dàn)是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这可(kě)以用(yòng)来(lái)解释，研究人员们(men)所观测到的周(zhōu)期(qī)性(xìng)信号。当然也可(kě)能有其(qí)他(tā)的(de)情况(kuàng)，造成(chéng)这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤(rǎng)中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客的数量也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验(yàn)室，这里的(de)季节与之前(qián)的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个(gè)实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的(de)信号，就可以成(chéng)为暗物(wù)质(zhì)所(suǒ)存(cún)在的(de)非常有力(lì)的证据了(le)。但(dàn)是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪器提供(gōng)的(de)视野是哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南(nán)希(xī)格雷(léi)斯罗曼(màn)太空望远镜其(qí)中(zhōng)一(yī)个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天体(tǐ)物理(lǐ)中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究发(fā)现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支(zhī)持(chí)宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个(gè)重要因素。

如(rú)果这一理(lǐ)论得到进一步(bù)的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或许在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应(yīng)创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那(nà)么(me)小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到底存不(bù)存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是我更新(xīn)的动力！

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