宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质(zhì)存在的证据(jù)精益求精下一句是什么意思，精益求精下一句是什么德，科(kē)学(xué)家们在(zài)过去的几十年(nián)当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但(dàn)是却(què)没(méi)有发现(xiàn)任何(hé)的有(yǒu)效证据(jù)。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨(sà)克牛顿发表了(le)万有引力定(dìng)律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某(mǒu)些天(tiān)体运(yùn)行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的(de)轨(guǐ)道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并且发现了海王(wáng)星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发(fā)现都是应(yīng)用(yòng)万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律所取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星(xīng)系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们上升到星系或(huò)者(zhě)是(shì)星团的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得(dé)诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的(de)质量。这是(shì)一个由数千(qiān)个星系(xì)所(suǒ)组成(chéng)的巨(jù)大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到(dào)两(liǎng)种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可(kě)以(yǐ)确(què)定其质量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需(xū)要的数(shù)据(jù)是(shì)测量各个星系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移(yí)测量(liàng)星系团(tuán)中的(de)各个星系(xì)相对于星系团的(de)运(yùn)动速度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度(dù)的(de)过(guò)程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团(tuán)中(zhōng)很多星系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿的运(yùn)动(dòng)学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了(le)这样部分不可(kě)见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文(wén)学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中(zhōng)的恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)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(yǔ)中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系(xì)当中如果没有足够大的质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围的(de)恒星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的(de)存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就(jiù)是测量星系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量(liàng)了(le)距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离的(de)氢元(yuán)素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太(tài)阳系(xì)位于银河系的(de)第三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速(sù)度(dù)围绕银河系旋转，这个实(shí)际(jì)速度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加(jiā)速度的原因很(hěn)可能就(jiù)是(shì)存在(zài)着(zhe)一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应将(jiāng)星系(xì)聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开(kāi)始(shǐ)，越来越(yuè)多的(de)研究人员开(kāi)始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗(àn)物质的(de)质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的(de)研(yán)究当中，科(kē)学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一(yī)个(gè)反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星数量却只有(yǒu)银河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物(wù)质，否则就会(huì)分崩离析。但(dàn)是(shì)科学家们使用最先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量(liàng)之后，发(fā)现星系中的恒(héng)星运动是可(kě)以(yǐ)用正常的物质(zhì)和力(lì)学定律来解释的。那么(me)又有人提出(chū)，也许(xǔ)该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何(hé)星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对引力的(de)理解(jiě)还不够(gòu)全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺度空间(jiān)中的(de)工作方式是(shì)不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升(shēng)到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对(duì)于在(zài)星系团之间(jiān)的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还引入了外部(bù)场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的(de)效(xiào)果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成(chéng)立，这意味着我们需要对现在(zài)的物理(lǐ)定律进行(xíng)修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认(rèn)为(wèi)暗物质假说(shuō)理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质(zhì)精益求精下一句是什么意思，精益求精下一句是什么德存在(zài)的其他的理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团(tuán)，它们大部分的(de)普通(tōng)质(zhì)量都在星系的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位(wèi)于所有(yǒu)这些气体所在的(de)中间区域。那么(me)我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传(chuán)回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中我们(men)可以明显地看到很多星(xīng)系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了(le)巨大的形变。其(qí)实这些星(xīng)系本身并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不(bù)是(shì)韦(wéi)伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级(jí)巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大(dà)质量的(de)东西的引力(lì)，会使(shǐ)身后(hòu)更(gèng)遥(yáo)远星系的(de)光都发生了(le)扭曲。这个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是(shì)暗(àn)物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也(yě)被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年(nián)之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空(kōng)间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部(bù)分表(biǎo)示温度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对(duì)较冷的(de)区(qū)域，但实际上它们之(zhī)间的温(wēn)差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对前景背(bèi)景(jǐng)分(fēn)离后的二值图(tú)像进行连(lián)通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒(héng)星运动所需要(yào)的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地解(jiě)释了(le)很多不(bù)同的观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与任何(hé)其他(tā)的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作(zuò)用。所以(yǐ)如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)在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是(shì)什(shén)么？科学家们(men)已经提出了数(shù)十种的(de)假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒(lì)子(zi)所需要的实验方(fāng)式也(yě)不相同。在过去的几十年(nián)当(dāng)中，人(rén)类(lèi)为了寻(xún)找这(zhè)些看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)进行了超(chāo)过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下(xià)1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大(dà)的地学实验室(shì)，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼高的探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒(lì)子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到(dào)了(le)某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣(qù)的事情。探测(cè)率会在(zài)每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年(nián)都是(shì)一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为(wèi)这可能是人类发现暗物质的第一(yī)个直接(jiē)证据。

但是为什么暗(àn)物质会产生周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的(de)速度围绕(rào)着(zhe)银河系(xì)进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗物质流，这个(gè)过程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正好达(dá)到完全(quán)一致(zhì)，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但(dàn)是(shì)这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员们(men)所观测(cè)到(dào)的(de)周(zhōu)期性信号。当然也(yě)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(shì)温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大(dà)利游客(kè)的数(shù)量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学(xué)家们又在(zài)南(nán)半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室(shì)正好相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗(àn)物(wù)质流的运动特(tè)征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的(de)数据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视(shì)野是(shì)哈勃红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键(jiàn)的用(yòng)途(tú)就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现(xiàn)，如(rú)果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进(jìn)化的一(yī)个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这(zhè)一理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中某个(gè)角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗物质正在通过(guò)这样的(de)效(xiào)应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找到暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我(wǒ)更(gèng)新的动力(lì)！

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