宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质(zhì)存在的(de)证据，科学家们在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当中进行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有(yǒu)发(fā)现任何的有效证(zhèng)据。除(chú开平二手车市场在哪里，开平哪里有二手车市场)了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律，它揭(jiē)示(shì)了宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体运(yùn)行轨道(dào)出(chū)现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引力定律的时(shí)候，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定(dìng)有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了(le)海王星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是(shì)应用万有(yǒu)引力定律所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这(zhè)些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中，可当我们上(shàng)升到(dào)星系或者是星团的(de)尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学家弗里茨兹威基(jī)正(zhèng)在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是(shì)一(yī)个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在(zài)一起。测量星系团的(de)质量一(yī)般会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法(fǎ)结果一(yī)致，就可以确定(dìng)其(qí)质(zhì)量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度(dù)学的(de)质(zhì)量(liàng)"，需要的(de)数据是测量各个(gè)星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质量的(de)计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移(yí)测(cè)量星(xīng)系团中的各个星(xīng)系(xì)相对于(yú)星系团的运(yùn)动速度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过(guò)程中，兹(zī)威基(jī)发现(xiàn)星系(xì)团中(zhōng)很多星系的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系(xì)的(de)质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘(mì)的力(lì)量在起作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提(tí)出(chū)了(le)这样部分不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占据(jù)着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大(dà)部分的(de)质量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨(guǐ)道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到(dào)不(bù)可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种相对(duì)标准的(de)方法来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了(le)距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳系位于(yú)银河系的第三(sān)悬臂之上，距(jù)离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进(jìn)行计算，太(tài)阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远大(dà)于(yú)理论速度，那(nà)么产生以上这种向心加(jiā)速(sù)度的原(yuán)因(yīn)很可能就是存(cún)在着(zhe)一种我(wǒ)们看不到的物(wù)质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来(lái)越多的研究人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物质(zhì)的(de)存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现象的(de)原(yuán)因。在(zài)一项新的(de)研(yán)究当中，科学家们(men)发现，几(jǐ)乎(hū)没有引力(lì)效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒(héng)星(xīng)数量(liàng)却只有银河(hé)系的(de)千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜对(duì)其进行了40个小时的详(xiáng)细(xì)测量(liàng)之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力学定律来(lái)解释的(de)。那么(me)又(yòu)有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是人类对(duì)引力的理解还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意(yì)味着(zhe)在行(xíng)星(xīng)系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之(zhī)间的(de)相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方(fāng)式。对于在(zài)星系团之间(jiān)的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的(de)质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味着我们需(xū)要(yào)对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终(zhōng)结。但(dàn)是在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作(zuò)用就会(huì)导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的(de)质量将位于所有这些气(qì)体所在(zài)的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通过什么来(lái)验证它的(de)质量区域到底是不是集中在中间(jiān)呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全彩的高清照片(piàn)，在(zài)照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们(men)地球上(shàng)的观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的(de)光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体(tǐ)可能(néng)是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系团观测的(de)时候，发现它的(de)大质(zhì)量区(qū)域并(bìng)不是(shì)在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在(zài)了(le)中间，暗物质则(zé)直接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在两边(biān)形(xíng)成了(le)引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究(jiū)也(yě)被(bèi)认为(wèi)是暗物质存在的(de)迄今(jīn)为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地(dì)穿越在宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多(duō)亿(yì)年之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示温度较高的(de)区域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对较(jiào)冷的区(qū)域(yù)，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的温差(chà)只有万(wàn)分之一。

科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过(guò)对前景背(bèi)景分(fēn)离后(hòu)的(de)二值图(tú)像进行连通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该(gāi)是这样的，而随(suí)着暗(àn)物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度(dù)会减小，才(cái)变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射的(de)测(cè)量值，我(wǒ)们(men)需要的(de)暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的(de)暗物(wù)质比例(lì)是(shì)一致的(de)。这(zhè)就(jiù)意味着(zhe)。

用了一个简单的(de)理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在(zài)着(zhe)某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来(lái)相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当于(yú)找到(dào)了暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些(xiē)不(bù)同的目(mù)标粒子所需要(yào开平二手车市场在哪里，开平哪里有二手车市场)的(de)实(shí)验方(fāng)式也不相(xiāng)同。在(zài)过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了(le)超过(guò)50次的(de)实(shí)验，却没(méi)有(yǒu)任(rèn)何(hé)实(shí)质性的(de)发现，除了一(yī)个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个(gè)三(sān)层楼(lóu)高(gāo)的探测器(qì)，一直致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会(huì)在(zài)每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且(qiě)在20年当中每(měi)年都是一样。一(yī)些(xiē)科(kē)学家认为(wèi)这可(kě)能(néng)是人类发现暗物质的第(dì)一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系(xì)正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那么(me)如果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样(yàng)的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的(de)时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全一致(zhì)，这(zhè)是理论(lùn)上地球(qiú)穿越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰好达到(dào)了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并(bìng)不影响这(zhè)个理论(lùn)的(de)有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可以用来(lái)解释，研究(jiū)人员(yuán)们所观(guān)测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大(dà)利游客的数量(liàng)也符合这个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科学家们(men)又在(zài)南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这里(lǐ)的季节与之前的(de)实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和(hé)第一个实验室(shì)是一样的(de)。

因(yīn)此，如果在这里可(kě)以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据了(le)。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目(mù)前还无(wú)法提(tí)供(gōng)相应的数据支持(chí)。另(lìng)外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼(màn)”，它(tā)的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野(yě)是哈勃红外仪器的(de)100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的(de)奥秘，对于探测(cè)的(de)结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理(lǐ)中心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质(zhì)存在，它(tā)们(men)极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的(de)效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命(mìng)的诞生(shēng)，或者说是生命进化的一个(gè)重要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得到(dào)进一步的(de)证实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会(huì)意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质(zhì)正在通过这样的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得(dé)暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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