宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们(men)在过(guò)去的几十年(nián)当中进行了(le)超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证(zhèng)据。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃(āi)萨克(kè)牛顿发表了(le)万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百(bǎi)年(nián)来，当(dāng)天文学家们发现(xiàn)某些天体运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定(dìng)有未知的天体通(tōng)过(guò)引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天(tiān)王星运(yùn)行轨道(dào)的(de)异常，推算并(bìng)且发(fā)现了(le)海王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星(xīng)的发(fā)现都是(shì)应用万有引力(lì)定律所取得重(zhòng)大天(tiān)文成就的(de)例子。但是这(zhè)些发现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到(dào)星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星(xīng)系团的质量。这是一(yī)个(gè)由数千个星系(xì)所组(zǔ)成的巨大星系(xì)团(tuán)，这(zhè)些星系被(bèi)引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团(tuán)的(de)质(zhì)量(liàng)一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两种方法结(jié)果一致，就可(kě)以(yǐ)确(què)定(dìng)其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数(shù)据是测量(liàng)各个星系(xì)的(de)光度。

第二(èr)种是(shì)动力学质量的计(jì)算，是(shì)利用光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星(xīng)系(xì)相(xiāng)对于星系(xì)团的(de)运动速(sù)度。当测(cè)量结果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟然(rán)是(shì)“光度(dù)学(xué)质量”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%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基(jī)发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多(duō)，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可(kě)见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是无(wú)法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内的，它们早就(jiù)应该(gāi)被(bèi)抛(pāo)出星系(xì)团之外了，除非(fēi)有一种神(shén)秘(mì)的力量在(zài)起作用，这种力(lì)量来源于(yú)某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分(fēn)的质量(liàng)。只是当时的人(rén)们对这(zhè)样的(de)一(yī)种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一(yī)次(cì)出现(xiàn)。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观(guān)测仙(xiān)女座星系(xì)中的(de)恒(héng)星运动。理论上来说(shuō)，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让(ràng)人感到不可思议(yì)。

随(suí)着(zhe)与中(zhōng)心距离(lí)的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当中如果没(méi)有足够大的(de)质量(liàng)来(lái)吸引(yǐn)它(tā)们，这些(xiē)外围(wéi)的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家们会使用一(yī)种相对标(biāo)准的方(fāng)法来(lái)解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这种方(fāng)法就(jiù)是测(cè)量星系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当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中心的距离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果出现异常(cháng)的结(jié)果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其(qí)中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通(tōng)过射电望远镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中心更(gèng)远距(jù)离的氢元素，发现它(tā)们的(de)旋转速(sù)度(dù)并不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律(lǜ)。我们的太阳系也不例(lì)外(wài)，太(tài)阳系位(wèi)于银河系(xì)的第三悬臂之上，距(jù)离银河(hé)系中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系(xì)的运行速(sù)度(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那(nà)么产生以上这种向(xiàng)心加(jiā)速(sù)度的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一(yī)起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来(lái)越(yuè)多的(de)研究人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存(cún)在。科学家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不是(shì)唯(wéi)一(yī)可(kě)以解释这个现象的原因。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效(xiào)应的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出(chū)现速度上的(de)微小差异(yì)。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系不多，但是星系(xì)当中(zhōng)存在的恒星数(shù)量却只有银河系的(de)千分之一(yī)。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就会(huì)分(fēn)崩(bēng)离析。但(dàn)是(shì)科(kē)学(xué)家(jiā)们使用(yòng)最先进的望(wàng)远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动(dòng)是可以(yǐ)用正常的(de)物质(zhì)和力学定律来解释的。那么(me)又有人提出，也(yě)许该星(xīng)系的(de)暗物质，已经(jīng)被(bèi)附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近没有任(rèn)何星系(xì)存在(zài)。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的(de)假(jiǎ)说之(zhī)外，另一(yī)种可能就是(shì)人(rén)类对(duì)引(yǐn)力的理解(jiě)还不(bù)够(gòu)全面(miàn)，引力(lì)很可(kě)能在不同尺度空(kōng)间中的工作(zuò)方式是(shì)不同的，这意味着在行星(xīng)系尺度中的天体(tǐ)会沿着它(tā)们(men)的轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理解的方式(shì)运动。但是上升到星系和(hé)星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的(de)相互(hù)作用则(zé)是不(bù)同(tóng)的方式。对(duì)于在星系(xì)团之(zhī)间(jiān)的相互作用，科(kē)学家还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在数百万光(guāng)年的规(guī)模(mó)上(shàng)，巨大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生对彼此特殊的(de)效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味着我(wǒ)们需(xū)要(yào)对(duì)现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物质存在的其(qí)他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没(méi)法解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的(de)子弹(dàn)星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰(pèng)撞的(de)星系团所组成，类似(shì)这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星(xīng)系(xì)的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用(yòng)就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的(de)质量将位于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量(liàng)区域到底是(shì)不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照(zhào)片中我们可以明显地看到(dào)很多星系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身并(bìng)不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了(le)什(shén)么问题(tí)，而是(shì)这样(yàng)极遥远的(de)天体(tǐ)和我们地(dì)球上的(de)观测者之间。被(bèi)一个(gè)质(zhì)量超(chāo)级(jí)巨大的(de)天体遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就(jiù)是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大质量区域并不(bù)是在中间，而(ér)是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方法就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可(kě)被观测(cè)到的质(zhì)量气(qì)体(tǐ)被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质则直接通(tōng)过了这(zhè)个区(qū)域，并(bìng)在两(liǎng)边形成了(le)引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在(zài)的(de)迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间(jiān)背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波(bō)辐射(shè)。其中红色的部分表示温度较(jiào)高的区(qū)域(yù)，蓝色则(zé)表示(shì)相对较(jiào)冷的区(qū)域，但实际上它们(men)之间(jiān)的温差只有(yǒu)万分(fēn)之一。

科(kē)学(xué)家们通过(guò)对(duì)前景(jǐng)背景(jǐng)分离后(hòu)的二值(zhí)图像进行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的增加，一(yī)些峰(fēng)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量值，我们需要的暗(àn)物质(zhì)大约是普通物(wù)质的5倍(bèi)。这个数字与(yǔ)解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是一(yī)致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框(kuāng)架，就很好地解释了(le)很(hěn)多不同的(de)观测(cè)结(jié)果。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型(xíng)的粒子，它(tā)们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能够(gòu)找到这种粒(lì)子的(de)存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存(cún)在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科(kē)学(xué)家们已经(jīng)提出了数十种的(de)假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人(rén)类为了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不(bù)会(huì)与常(cháng)规(guī)物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们(men)已经进行了(le)超过(guò)50次的实验，却没有任何实质(zhì)性(xìng)的(de)发现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处(chù)的(de)地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着地(dì)球上(shàng)最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高的(de)探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻(xún)找暗物(wù)质粒(lì)子(zi)的周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学(xué)家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年的数据收(shōu)集(jí)，人(rén)们(men)发现了一个有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在(zài)每年的(de)6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为这可能是人类发现暗(àn)物质的(de)第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产生周期性的年度(dù)信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围(wéi)绕着银(yín)河系进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速(sù)度(dù)在穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这(zhè)个过程中会(huì)产生相应的(de)振荡，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半(bàn)年的(de)时间(jiān)，地(dì)球围绕(rào)太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕银河系(xì)的方向(xiàng)是一致(zhì)的(de)，而另外(wài)半(bàn)年则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月份的时(shí)候，地(d2021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ì)球与太(tài)阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这是理论上地(dì)球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太(tài)阳系相对(duì)银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科(kē)学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能(néng)有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游客(kè)的数量(liàng)也符(fú)合这(zhè)个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又(yòu)在(zài)南半球建立了(le)一(yī)个(gè)几(jǐ)乎相(xiāng)同(tóng)的实验室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征(zhēng)和第一(yī)个(gè)实验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如果在(zài)这里可(kě)以得到相同(tóng)的信号，就可以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的证据(jù)了。但是由于(yú)这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一(yī)台新(xīn)的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器的(de)100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一个关键(jiàn)的用途(tú)就(jiù)是(shì)探索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥(ào)秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体(tǐ)物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它(tā)们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会支持(chí)宇宙当(dāng)中生(shēng)命(mìng)的诞生(shēng)，或者(zhě)说(shuō)是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实(shí)，那(nà)么遍布宇宙当(dāng)中的暗物(wù)质会不(bù)会意(yì)味(wèi)着人类(lèi)并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在(zài)通过这样的效(xiào)应创造生(shēng)命(mìng)。当然，这些(xiē)推论(lùn)的大前(qián)提是要先(xiān)找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得暗物质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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