宇(yǔ)宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什(shén)么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科(kē)学家们在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但(dàn)是却没有发现(xiàn)任何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天(tiān)体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文(wén)学(xué)家(jiā)们发现某(mǒu)些(xiē)天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现异常(cháng)，不(bù)符(fú)合万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知道，周围一定有未知的(de)天体通过引力(lì)在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王(wáng)星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都是应用(yòng)万有引(yǐn)力定律所取得重大天(tiān)文(wén)成就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升(shēng)到星系或者是星团(tuán)的尺(chǐ)度，事情(qíng)就(jiù)开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物理(lǐ)学家弗里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究和测量(liàng)后发星(xīng)系团的质量(liàng)。这是(shì)一个由数(shù)千个星系(xì)所组成(chéng)的巨大星系团(tuán)，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的(de)质量一般会使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方(fāng)法结果一致，就可(kě)以确定(dìng)其(qí)质(zhì)量(liàng)的范围(wéi)。

第(dì)一(yī)种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是测(cè)量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是(shì)动力学(xué)质量的计算，是(shì)利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量星系团中(zhōng)的各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度(dù)。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然(rán)是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以可见光的(de)形式(shì)所存在，我(wǒ)们(men)无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威基发(fā)现星(xīng)系(xì)团(tuán)中很多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的质量所产生的引力是(shì)无(wú)法(fǎ)将它们(men)束(shù)缚在星系团内的(de)，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之(zhī)外了，除非有一(yī)种神秘(mì)的力量在起作用，这种(zhǒng)力(lì)量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样部(bù)分不可见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光(guāng)、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的(de)质量。只是当(dāng)时的人(rén)们(men)对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙(xiān)女座(zuò)星系(xì)中的恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来(lái)说(shuō)，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上(shàng)的运行速度(dù)就会越(yuè)慢(màn)。但是他们观测的结果却让人(rén)感(gǎn)到(dào)不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星系(xì)当中如果没有足(zú)够大的质量来吸(xī)引它们，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基(jī)于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系当中气体在X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的(de)距(jù)离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异常的结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)力量(liàng)进入(rù)其(qí)中。

于是科学(xué)家们通过射电(diàn)望远镜测量了(le)距离星(xīng)系(xì)中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它(tā)们(men)的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银(yín)河(hé)系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际(jì)上，太(tài)阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于(yú)理(lǐ)论(lùn)速度(dù)，那么产生(shēng)以上这种向心加(jiā)速度的原因很(hěn)可能(néng)就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这(zhè)些暗物(wù)质(zhì)的引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多的(de)研究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物质(zhì)的存在。科(kē)学(xué)家根(gēn)据(jù)星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)暗物质的(de)质量(liàng)占整个(gè)星(xīng)系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以(yǐ)解释(shì)这个现(xiàn)象的原因(yīn)。在(zài)一项新的研(yán)究(jiū)当中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也(yě)会(huì)出(chū)现速度上的微小差(chà)异。另外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银河(hé)系不多，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒星数量却(què)只有银(yín)河系的千分之(zhī)一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就(jiù)会(huì)分崩离析。但是科(kē)学(xué)家们使用最先进的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个小时的(de)详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的物质和力学(xué)定(dìng)律(lǜ)来解(jiě)释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系(xì)的暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的另一个大(dà)星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的附近没有任何星(xīng)系存(cún)在(zài)。造(zào)成这些现象的(de)除了(le)暗(àn)物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另(lìng)一种(zhǒng)可(kě)能就是(shì)人(rén)类对引(yǐn)力(lì)的(de)理解还不够(gòu)全(quán)面，引(yǐn)力(lì)很可能在不(bù)同尺度(dù)空间中的(de)工作方式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的(de)天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们(men)所理解的方式(shì)运动。但是上升到(dào)星系(xì)和星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不同的方式(shì)。对于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了(le)外部场效应(yīng)的概念(niàn)，指的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的(de)效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意(yì)味着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗(àn)物(wù)质存在(zài)的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星团(tuán)，它(tā)们大部分的普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气(qì)体当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互(hù)作用就会导(dǎo)致温度的急剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团(tuán)大(dà)部分的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域(yù)。那么我们(men)通过什么来验证它的(de)质量区域到底是不(bù)是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨(jù)大(dà)的形变(biàn)。其实这些星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样(yàng)极(jí)遥远的天体(tǐ)和我们地球上的(de)观(guān)测者之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个(gè)巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了(le)中间，暗物质则直接通过(guò)了(le)这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成(chéng)了(le)引力透镜(jìng)。对(duì)子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最(zuì)好的理(lǐ)论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸几近是什么意思，几近什么意思拼音(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通无(wú)阻地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经过了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微波(bō)辐射。其中红色的部(bù)分表示(shì)温度较高的区(qū)域(yù)，蓝(lán)色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们(men)之间的温差(chà)只有万分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过(guò)对前景背(bèi)景分离(lí)后的二(èr)值图像进行连通域(yù)提(tí)取(qǔ)和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物(wù)质(zhì)的增加(jiā)，一(yī)些(xiē)峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才(cái)变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配几近是什么意思，几近什么意思拼音宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们几近是什么意思，几近什么意思拼音需要的(de)暗物质大约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字与(yǔ)解释星系当中恒星运(yùn)动(dòng)所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当(dāng)中(zhōng)存(cún)在着某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它们不(bù)参与任何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物质(zhì)存(cún)在的(de)实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学(xué)家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒(lì)子所需要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中(zhōng)，人(rén)类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质相互作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何(hé)实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最(zuì)大的地学(xué)实(shí)验室，这个实(shí)验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期(qī)性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里的(de)科学家声称观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣(qù)的事情。探(tàn)测率会在每年(nián)的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月降到最低(dī)，而且在20年当中每(měi)年都是(shì)一(yī)样。一些科学家认为这可能(néng)是人类发(fā)现暗物质的第一个直(zhí)接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半年的(de)时间，地球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太(tài)阳的方向正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这是(shì)理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理论的(de)有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员们所观(guān)测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客的数量也符合这(zhè)个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一(yī)个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里的季节(jié)与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过(guò)暗物质(zhì)流(liú)的(de)运(yùn)动特(tè)征(zhēng)和第一(yī)个(gè)实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可(kě)以得到相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在(zài)的非常有力的(de)证据了(le)。但是(shì)由于(yú)这个(gè)实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前还无法提供相应的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野(yě)是(shì)哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测(cè)的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子天(tiān)体物理中心(xīn)的科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如(rú)果暗物(wù)质(zhì)存在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是(shì)生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素。

如(rú)果这一理论得(dé)到进一步(bù)的(de)证实，那么遍布(bù)宇宙当中的(de)暗(àn)物质会不会意(yì)味(wèi)着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中某个角落的(de)行星上(shàng)，暗物质正在通过(guò)这样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论(lùn)的大前提(tí)是要先找到暗(àn)物(wù)质存在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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