宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何(hé)会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在过去(qù)的(de)几十年(nián)当中(zhōng)进行(xíng)了(le)超(chāo)过50次(cì)的长期(qī)实验(yàn)，但是(shì)却没有(yǒu)发(fā)现任(rèn)何的有效证据(jù)。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示(shì)了宇宙中天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当天文学(xué)家(jiā)们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异(yì)常，不符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会(huì)知道(dào)，周围(wéi)一定有(yǒu)未知的(de)天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就通过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都是应用万有(yǒu)引力(lì)定律所(suǒ)取得重大天文成(chéng)就的例(lì)子。但是(shì)这些发(fā)现都是在恒(héng)星系统的尺度(dù)当(dāng)中，可当我们上升到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测(cè)量(liàng)后(hòu)发星系团的质量。这是一(yī)个由数千(qiān)个星系所(suǒ)组(zǔ)成的巨(jù)大星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结(jié)果一致，就可以确定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第一(yī)种(zhǒng)是(shì)获得其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光度。

第二(èr)种是(shì)动力(lì)学质量的计算，是(shì)利(lì)用(yòng)光谱红移(yí)测量(liàng)星系团中(zhōng)的(de)各个星系相对于星(xīng)系团的运动(dòng)速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的(de)400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光(guāng)的形式所存(cún)在，我们(men)无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测量速(sù)度的(de)过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的(de)速度比(bǐ)理论(lùn)上要(yào)快(kuài)得(dé)多，按照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠(kào)这(zhè)些可见星(xīng)系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛(pāo)出星系(xì)团之外(wài)了，除(chú)非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的(de)一种(zhǒng)说(shuō)法不(bù)屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们(men)观测的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇宙当(dāng)中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学家们(men)会(huì)使用一种相对(duì)标准的方法来解释暗物质(zhì)的存(cún)在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星(xīng)系当中气(qì)体在X轴上距(jù)离星系中心的(de)距(jù)离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的旋转速度并(bìng)不(bù)符合(hé)牛顿(dùn)的(de)力学(xué)定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河(hé)系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定(dìng)律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速(sù)度应该是(shì)16云肖是哪几个生肖 云属于什么生肖0千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在(zài)以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速(sù)度围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远远大于(yú)理论速(sù)度，那(nà)么产生以(yǐ)上这种向心(xīn)加速(sù)度的原因很可能就是(shì)存在着一种(zhǒng)我们看不到的物(wù)质，是这些暗(àn)物质(zhì)的引力效应将星系(xì)聚集在(zài)了(le)一起。

也(yě)是从(cóng)这(zhè)时开始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系(xì)外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算(suàn)在星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的(de)质量占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗(àn)物质并不(bù)是唯(wéi)一可以解释(shì)这个现象的(de)原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒(héng)星之间，也(yě)会(huì)出现速度上的(de)微小差异。另外，天文(wén)学家还(hái)发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须(xū)存在暗物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析(xī)。但是(shì)科学家们(men)使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的物(wù)质和力(lì)学定律来解(jiě)释的。那么又有人提(tí)出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的(de)附近(jìn)没有任何(hé)星系存(cún)在。造成(chéng)这些现象的除了暗物(wù)质的假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外，另一种可能就是人类对引力的理解还不(bù)够(gòu)全面，引力很可能在不同(tóng)尺度(dù)空间中的(de)工(gōng)作方式是不(bù)同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们(men)所理解的方式(shì)运(yùn)动。但(dàn)是上升到星(xīng)系(xì)和星团的尺度(dù)，引力(lì)之间的相互作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对于在星系团之(zhī)间的(de)相互(hù)作用，科学家(jiā)还(hái)引入了外(wài)部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万光(guāng)年(nián)的规(guī)模(mó)上，巨大(dà)的质(zhì)量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现在(zài)的物理定(dìng)律进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的(de)子弹(dàn)星系团，由两(liǎng)个碰撞的(de)星(xīng)系团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们大部分的(de)普通质量都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用就会导致(zhì)温度的(de)急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大部(bù)分的质量将位于(yú)所有这些(xiē)气(qì)体所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那(nà)么我们(men)通过什么来(lái)验证它(tā)的质量区域到(dào)底是不(bù)是集中在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在(zài)照片中我(wǒ)们可以明显(xiǎn)地看(kàn)到很(hěn)多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级巨(jù)大(dà)的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星(xīng)系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力(lì)透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发现它的(de)大质量区域(yù)并(bìng)不是(shì)在中间(jiān)，而(ér)是在(zài)两侧(cè)。所以最(zuì)好(hǎo)的解释(shì)方法就是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时，可被观(guān)测到(dào)的质(zhì)量气(qì)体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过(guò)了这个区(qū)域，并在(zài)两边(biān)形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可(kě)见(jiàn)光终于可(kě)以畅(chàng)通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了(le)。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的(de)微波辐射(shè)。其(qí)中红(hóng)色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对较(jiào)冷的区域(yù)，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景(jǐng)分离后的二(èr)值(zhí)图像进行连(lián)通域提取和标记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐(fú)射的测量值，我们(men)需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释(shì)星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需要(yào)的暗物质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就很好地(dì)解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们不(bù)参(cān)与(yǔ)任何其他(tā)的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果(guǒ)能够找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提(tí)出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻(xún)找这些不同的目标粒子所需(xū)要的(de)实验方(fāng)式(shì)也(yě)不相同。在过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类(lèi)为了寻(xún)找(zhǎo)这些(xiē)看不见、摸不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经进行了超过50次的(de)实验(yàn)，却没(méi)有任何实(shí)质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶(lì)属(shǔ)于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最大的(de)地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在(zài)每年(nián)的6月份达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后(hòu)在(zài)11月降到最低(dī)，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是一样。一(yī)些(xiē)科学家(jiā)认为这(zhè)可(kě)能是人(rén)类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了(le)太(tài)阳系正在(zài)以220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那(nà)么如(rú)果暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在(zài)以这(zhè)样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这(zhè)个过(guò)程(chéng)中(zhōng)会(huì)产生相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕(rào)银(yín)河系的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)正好达到完全一(yī)致，这是理论(lùn)上地(dì)球穿(chuān)越暗物质流(liú)最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是这并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科学家认(rèn)为这(zhè)可以用(yòng)来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能(néng)有其他的(de)情况(kuàng)，造成这(zhè)种年度(dù)周(zhōu)期信号的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的积(jī)雪，甚至连意大(dà)利游客的数(shù)量也符(fú)合这(zhè)个(gè)周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们(men)又在南(nán)半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的(de)实验(yàn)室正好相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过暗物质流的(de)运动特征(zhēng)和第一个实验室是(shì)一样的(de)。

因此，如(rú)果(guǒ)在(zài)这(zhè)里可(kě)以得(dé)到相同(tóng)的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在(zài)的非常有力的证(zhèng)据了。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截(jié)至(zhì)目前(q云肖是哪几个生肖 云属于什么生肖ián)还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同，但它的(de)宽视场仪(yí)器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太空望远镜(jìng)其中一个关键的(de)用途就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的(de)结果，我们(men)只能(néng)拭目以待了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有另一种神(shén)秘(mì)的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命(mìng)的(de)诞(dàn)生，或(huò)者说(shuō)是(shì)生命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质(zhì)会不会(huì)意味着人类(lèi)并不(bù)孤(gū)单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物(wù)质正(zhèng)在(zài)通过这样的(de)效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是(shì)要(yào)先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底(dǐ)存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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