宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为(wèi)了(le)寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去的(de)几十年当中进(一什么颗粒填量词二年级，一什么颗粒填量词？jìn)行(xíng)了超过50次(cì)的长期实验(yàn)，但是却(què)没有发现任(rèn)何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除(chú)了一(yī)个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现(xiàn)某些(xiē)天(tiān)体运行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体通过(guò)引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现(xiàn)了(le)海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是应用(yòng)万有引力(lì)定(dìng)律所取得(dé)重大天文成就(jiù)的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当(dāng)中(zhōng)，可(kě)当我们上升到(dào)星系或者(zhě)是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的(de)巨大(dà)星系团，这(zhè)些星系被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质量一(yī)般(bān)会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两(liǎng)种方法(fǎ)结果一致，就可(kě)以确(què)定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度(dù)学的(de)质量"，需要(yào)的数(shù)据是测(cè)量各个星系的光(guāng)度。

第二(èr)种(zhǒng)是动(dòng)力学质量(liàng)的(de)计算，是利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中(zhōng)的各个星系(xì)相对于星系团的运动(dòng)速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵了(le)，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这(zhè)99%的质量并不(bù)以可见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我们无(wú)法看(kàn)到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程中，兹威基(jī)发现星系(xì)团中很(hěn)多星(xīng)系(xì)的(de)速(sù)度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星(xīng)系的质量所产生的(de)引(yǐn)力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在星系团内(nèi)的，它们(men)早就应该被抛(pāo)出星(xīng)系团之外了，除非有一(yī)种神(shén)秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据(jù)着宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人(rén)们对这样的(de)一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物(wù)质”这(zhè)个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特(tè)福特在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到不可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这(zhè)些外围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。基(jī)于(yú)这种现(xiàn)象，科学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对标准的(de)方法来(lái)解释暗(àn)物(wù)质的存在，这种方法就是测(cè)量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中心的(de)距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就(jiù)认为(wèi)是(shì)由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是(shì)科(kē)学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿的(de)力(lì)学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计算，太(tài)阳系的(de)运行速度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大(dà)于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着一(yī)种我们(men)看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效(xiào)应将星系(xì)聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在(zài)。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质(zhì)的质(zhì)量占整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现象(xiàng)的原因。在一项新的(de)研究当中，科(kē)学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系一什么颗粒填量词二年级，一什么颗粒填量词？当中存在的恒星(xīng)数(shù)量却只有银(yín)河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是(shì)科学家们使(shǐ)用最(zuì)先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒(héng)星运(yùn)动是可以用正常的物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的(de)另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了(le)暗(àn)物质的假说之外，另一种可能(néng)就是(shì)人类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作(zuò)方式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿(yán)着(zhe)它们(men)的(de)轨道，按照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的方式。对于在(zài)星系(xì)团之间(jiān)的相互(hù)作(zuò)用(yòng)，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部场效应的概念，指的是(shì)在数百万(wàn)光(guāng)年的规(guī)模(mó)上，巨大的(de)质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对(duì)现在的物理定律进(jìn)行修正，这(zhè)些发现也让很多人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当(dāng)中还有关于(yú)暗物质存(cún)在的其他的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解(jiě)释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系(xì)团(tuán)所(suǒ)组成，类(lèi)似这(zhè)样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用就(jiù)会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于(yú)所有这些(xiē)气(qì)体所在(zài)的(de)中间(jiān)区域(yù)。那(nà)么(me)我们通过什么来验证它(tā)的质(zhì)量区(qū)域到底是不是集中在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形(xíng)变。其(qí)实这些星(xīng)系本身(shēn)并不是(shì)真的(de)被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的(de)观(guān)测者之(zhī)间。被一(yī)个(gè)质量超(chāo)级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的天体(tǐ)可能是超大(dà)质量(liàng)的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它的(de)大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星系(xì)团的引力(lì)透镜研究也(yě)被(bèi)认为(wèi)是(shì)暗物质存(cún)在的迄今(jīn)为止最好(hǎo)的理论(lùn)证据(jù)。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空(kōng)间背(bèi)景(jǐng)上留下了(le)各(gè)相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科学家们(men)通过对(duì)前景背景分离后的二值图(tú)像进行连通域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗物(wù)质的(de)增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度(dù)会(huì)减小，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普(pǔ)通(tōng)物质的(de)5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中恒星运(yùn)动所需要(yào)的暗(àn)物质比例是一(yī)致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个简单的理(lǐ)论框架，就很(hěn)好地(dì)解释了很多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗(àn)物质的本质就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其(qí)他的电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当于找到了(le)暗物(wù)质存在(zài)的(de)实际证据。这种粒子到底是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这些看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质相互(hù)作用的(de)“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的一什么颗粒填量词二年级，一什么颗粒填量词？发现(xiàn)，除了(le)一个(gè)地方，意大(dà)利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大的地(dì)学实验(yàn)室，这个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测(cè)器，一直致力于(yú)寻找暗(àn)物质粒(lì)子的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到(dào)了某种信号。经过(guò)了20多(duō)年的数据收集(jí)，人(rén)们发现(xiàn)了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然(rán)后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这(zhè)可能(néng)是(shì)人(rén)类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么(me)暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳(yáng)系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那(nà)么如(rú)果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着(zhe)我们也在以这样(yàng)的速(sù)度在穿越(yuè)着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过(guò)程中会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时(shí)地(dì)球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一致的，而另(lìng)外半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而(ér)在(zài)6月份(fèn)的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了(le)60度(dù)的(de)倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这(zhè)可以用来解释，研究(jiū)人(rén)员们所观(guān)测到的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也(yě)可(kě)能有其他的情(qíng)况，造成(chéng)这种年度周(zhōu)期(qī)信(xìn)号的差异(yì)也可能是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客的数(shù)量也(yě)符(fú)合这(zhè)个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南(nán)半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为暗物(wù)质所存(cún)在的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是(shì)由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的(de)数据支(zhī)持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它(tā)的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的(de)奥(ào)秘，对于探测(cè)的结果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者(zhě)说(shuō)是(shì)生命进化(huà)的一(yī)个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一步的证(zhèng)实(shí)，那么遍(biàn)布(bù)宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会(huì)意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落的(de)行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通(tōng)过(guò)这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大前提是要先找到(dào)暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是(shì)我更新的(de)动力！

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