宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什么？人类为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十(shí)年(nián)当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据(jù)。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了(le)万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙中天体运动的规(guī)律(lǜ)。往后的几百年(nián)来(lái)，当天文(wén)学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异(yì)常，不(bù)符合万(wàn)有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有(yǒu)未(wèi)知的天(tiān)体通过(guò)引力(lì)在摄动(dòng)它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所取得重大(dà)天文(wén)成就的例子(zi)。但是这些发现都是(shì)在恒星(xīng)系统的尺度当中，可(kě)当(dāng)我们(men)上(shàng)升到(dào)星系或(huò)者是星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研(yán)究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千(qiān)个星系(xì)所组成的(de)巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚(fù)在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质量(liàng)一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两种方(fāng)法结果一(yī)致(zhì)，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团有99%的(de)质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并2021泰安中考成绩查询入口网站，2021泰安中考成绩查询入口在哪不以可见光的形(xíng)式所存在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发(fā)现星系(xì)团(tuán)中很多(duō)星系的速度比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生(shēng)的(de)引力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应该被抛出(chū)星系团之(zhī)外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维基提出了(le)这样部(bù)分不可(kě)见的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的(de)质量(liàng)。只是当时的人们(men)对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再(zài)一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观(guān)测仙女座(zuò)星(xīng)系中的(de)恒(héng)星(xīng)运动。理论上来(lái)说(shuō)，距离中心越(yuè)远的(de)恒星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越(yuè)慢。但是(shì)他们观测的(de)结果却(què)让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不(bù)变。可(kě)是(shì)根(gēn)据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系(xì)当中如果没有足够大(dà)的(de)质量来吸(xī)引它们(men)，这些外围的(de)恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学(xué)家们会(huì)使用(yòng)一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度(dù)。如果出(chū)现异常的结果，就认为是(shì)由暗物(wù)质(zhì)的力(lì)量进入(rù)其中。

于(yú)是科学家们通过射(shè)电(diàn)望远镜测量(liàng)了距离星系(xì)中心更(gèng)远(yuǎn)距离(lí)的氢元(yuán)素，发现它们(men)的(de)旋转速度并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太(tài)阳系(xì)位于银河系的第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行(xíng)速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上(shàng)，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那(nà)么产生以上这种向(xiàng)心加速度的原因很可能(néng)就是存在着一种我们(men)看(kàn)不到的物质，是这些暗物(wù)质(zhì)的(de)引力效应将星系聚(jù)集在了(le)一起。

也(yě)是从(cóng)这时开始，越来(lái)越(yuè)多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯一可(kě)以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新(xīn)的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之一(yī)。

所以在(zài)理论(lùn)上，该星系必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则就(jiù)会(huì)分(fēn)崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用(yòng)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(de)恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来解释的。那么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造(zào)成这(zhè)些(xiē)现象的除了(le)暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能(néng)就是人(rén)类对引(yǐn)力的(de)理解还(hái)不够全面(miàn)，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在(zài)行星(xīng)系(xì)尺度中的(de)天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式(shì)运(yùn)动。但是上升到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力之间的(de)相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应的概(gài)念，指的(de)是(shì)在(zài)数(shù)百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味(wèi)着我们需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让(ràng)很多(duō)人(rén)认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存(cún)在的(de)其他的理论(lùn)证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙(méng)德理论所没法解(jiě)释(shì)的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团(tuán)所(suǒ)组(zǔ)成，类似(shì)这样(yàng)的(de)星团，它们大部分的普通质量都在星系的气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就(jiù)会导致(zhì)温度的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大(dà)部分的质量将位(wèi)于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们通(tōng)过什(shén)么来验证它的质(zhì)量(liàng)区域到底是(shì)不是(shì)集中在(zài)中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回了(le)宇宙当(dāng)中(zhōng)第一(yī)张全彩的高清照片，在(zài)照片中我们可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体和我们地球上的观测者之间。被一(yī)个(gè)质量超级巨(jù)大(dà)的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系(xì)的光(guāng)都发(fā)生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大(dà)的天体(tǐ)可能是(shì)超大质量的(de)黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不(bù)是(shì)在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好的(de)解释方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到的(de)质量气体被卡在了中间，暗(àn)物(wù)质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两边(biān)形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透(tòu)镜研(yán)究也被(bèi)认为是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为止最好的(de)理论(lùn)证据。

除(chú)此之外，还有来(lái)自宇宙当中最古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各(gè)相同性的(de)微波辐(fú)射。其(qí)中(zhōng)红(hóng)色的部分表示(shì)温度较高(gāo)的(de)区域，蓝(lán)色则表示(shì)相(xiāng)对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离(lí)后(hòu)的(de)二值(zhí)图像进行(xíng)连通域提取(qǔ)和(hé)标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗物(wù)质的(de)增加(jiā)，一些峰(fēng)值的(de)幅度(dù)会减小(xiǎo)，才(cái)变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射(shè)的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物质比例是(shì)一致的。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测结果。而(ér)暗(àn)物质的本质就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着(zhe)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(zhǐ)通过引力(lì)来相互作(zuò)用。所以如果能够找到(dào)这种粒子(zi)的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存(cún)在的实际(jì)证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些(xiē)不同的(de)目标粒(lì)子所需要的实验方式也(yě)不相(xiāng)同。在(zài)过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎不会与(yǔ)常规物(wù)质相互作用的(de)“暗(àn)物(wù)质”，科(kē)学家们已经进行了超过50次的实验，却(què)没(méi)有(yǒu)任何(hé)实质性的发(fā)现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿(ā)尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当(dāng)中(zhōng)，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层(céng)楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号。经过了(le)20多(duō)年的数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有2021泰安中考成绩查询入口网站，2021泰安中考成绩查询入口在哪趣的事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一(yī)样(yàng)。一些科学家认为这(zhè)可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物质(zhì)的(de)第一个(gè)直(zhí)接证据(jù)。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太(tài)阳(yáng)系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那(nà)么如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也在以这样的(de)速(sù)度在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程中会产生相应的振荡(dàng)，同时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕太阳(yáng)进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月(yuè)份(fèn)的时候(hòu)，地(dì)球与太阳的方向正好达(dá)到完全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流最快的(de)时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个(gè)理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测(cè)到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这(zhè)种年(nián)度(dù)周(zhōu)期信(xìn)号的差(chà)异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连意大利(lì)游客的数量也符合这个(gè)周期的规(guī)律。

所(suǒ)以，科学家(jiā)们又在南(nán)半球建立了一个几乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前(qián)的(de)实(shí)验(yàn)室正(zhèng)好相反，而在(zài)这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第(dì)一个实(shí)验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得(dé)到(dào)相同的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据(jù)了。但是(shì)由(yóu)于(yú)这个实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无(wú)法(fǎ)提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提供(gōng)的视野(yě)是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用(yòng)途(tú)就是(shì)探索暗物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一(yī)种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当(dāng)中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说(shuō)是生(shēng)命进(jìn)化的(de)一个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一(yī)步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个(gè)角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样的效应创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更(gèng)新的(de)动(dòng)力！

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