宇(yǔ)宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们在(zài)过去(qù)的几十(shí)年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发现任(rèn)何的(de)有效证据。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律。往后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一(yī)定有未知的天体通(tōng)过引力在(zài)摄(shè)动它的(de)轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用(yòng)万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得重大天文成就的(de)例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系(xì)统的(de)尺度当中，可当我(wǒ)们(men)上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹(zī)威(wēi)基正在(zài)研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被(bèi)引力束缚在一(yī)起。测(cè)量(liàng)星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量一(yī)般会(huì)使用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结(jié)果一致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一(yī)种是获得其(qí)"光度学的(de)质量"，需(xū)要的数据是测量各个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测(cè)量星(xīng)系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这(zhè)意味(wèi)着(zhe)，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的(de)质量并不以可见光的形(xíng)式所存在(zài)，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在(zài)测量速度(dù)的过程中，兹威基发(fā)现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系(xì)的(de)速度比理论(lùn)上要(yào)快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无(wú)法将它们(men)束缚在(zài)星系(xì)团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除非有一(yī)种神秘的(de)力量在起作(zuò)用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的(de)质量。只是(shì)当时的人们对这(zhè)样的(de)一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一(yī)次出(chū)现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的(de)恒星在其轨道(dào)上的运行速(sù)度就会(huì)越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结果却让(ràng)人感(gǎn)到不(bù)可思(sī)议(yì)。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的(de)旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足(zú)够大的(de)质量来(lái)吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学(xué)家们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星系(xì)中(zhōng)心(xīn)的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们通过(guò)射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于(yú)银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因很(hěn)可(kě)能(néng)就(jiù)是存(cún)在(zài)着一种我们(men)看不(bù)到的物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人(rén)员(yuán)开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗物(wù)质的质(zhì)量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的(de)遥远恒(héng)星之间，也(yě)会出(chū)现(xiàn)速(sù)度(dù)上(shàng)的(de)微小差(chà)异。另外(wài)，天文(wén)学(xué)家还发现了(le)一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河系不多，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物(wù)质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩(bēng)离析(xī)。但是(shì)科(kē)学家们使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对(duì)其进行了(le)40个小时(shí)的详细测量之后，发(fā)现星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动是(shì)可(kě)以(yǐ)用正常的物质和力(lì)学(xué)定律来解释的。那么又有人(rén)提出(chū)，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物质，已经被(bèi)附(fù)近的另(lìng)一个大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪(guài)的(de)是，它的附(fù)近没有(yǒu)任何星系(xì)存在。造成这些现象的(de)除了(le)暗(àn)物质(zhì)的假说之外，另(lìng)一种可能就是(shì)人类对引力的(de)理解还不够全面，引力(lì)很可能在不同尺度(dù)空间中的工(gōng)作方式是不(bù)同的(de)，这意味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的(de)相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在(zài)星(xīng)系团之(zhī)间的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)，科(kē)学家还引入了外部(bù)场效应的概念，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(shēng)对彼此特殊的(de)效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意(yì)味着我们(men)需要对现在(zài)的物理定(dìng)律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关(guān)于暗物质存在(zài)的其他(tā)的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系(xì)团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的(de)星系团所组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们(men)大部分的普(pǔ)通质量都在星系的(de)气体当中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互(hù)作用就会导致温度的(de)急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团大部分的质量将位(wèi)于(yú)所有这(zhè)些(xiē)气体(tǐ)所在的中间区域。那么(me)我们通过(guò)什么来验证它(tā)的质量区域到(dào)底是不是集中在(zài)中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太(tài)空望(wàng)远镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一(yī)张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了(le)，也不(bù)是韦(wéi)伯望远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而(ér)是这(zhè)样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上(shàng)的观测者之(zhī)间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是(shì)引力(lì)透镜效(xiào)应。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可能(néng)是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子(zi)弹(dàn)星系(xì)团观测的(de)时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法就(jiù)是当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗(àn)物质则直接(jiē)通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引力(lì)透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于(yú)可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿(yì)年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的(de)区域，但实际上(shàng)它们之(zhī)间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们(men)通(tōng)过对前景背景分离后的(de)二值图像进行连通域(yù)提取(qǔ)和标(biāo)记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该是(shì)这样(yàng)的(de)，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇宙微(wēi)波背景(jǐng)辐(fú)射(shè)的测量(liàng)值，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗物质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了一(yī)个简单的(de)理论框架(jià)，就很好地解释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们(men)不参与任(rèn)何其他(tā)的电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到底是什(shén)么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不(bù)同(tóng)的目标粒子所需要的实验(yàn)方(fāng)式也不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见、摸(mō)不到(dào)，几乎不会(huì)与常规物质(zhì)相互(hù)作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家(jiā)们(men)已经进(jìn)行(xíng)了超过50次的(de)实验(yàn)，却没有(yǒu)任何(hé)实质性的(de)发现(xiàn)，除了(le)一个地(dì)方，意大(dà)利的(de)格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上(shàng)最大(dà)的地(dì)学实验室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高的探测器(qì)，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学家声称(chēng)观测(cè)到了某(mǒu)种信(xìn)号。经过了20多年(nián)的数据收集(jí)，人们(men)发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在(zài)每年(nián)的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样。一(yī)些(xiē)科学家认(rèn)为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一(yī)个直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物(wù)质会(huì)产生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这个过程(chéng)中会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球(qiú)又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银(yín)河系的方(fā关于团结就是力量的名人素材事例，关于团结的名人素材事例有哪些ng)向是一致的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时(shí)候(hòu)，地球(qiú)与(yǔ)太阳的方向正(zhèng)好达到完全一(yī)致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际(jì)的情况中，太阳(yáng)系(xì)相对银(yín)河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这(zhè)并(bìng)不影响这(zhè)个理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们所观测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年(nián)度(dù)周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大(dà)利游客的(de)数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们(men)又在南半球建立(lì)了一个几乎相同(tóng)的(de)实验室，这里的(de)季(jì)节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一个(gè)实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如(rú)果在这里可(kě)以得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可(kě)以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截(jié)至(zhì)目前(qián)还无法(fǎ)提供相(xiāng)应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台(tái)新的望远镜(jìng)，这台(tái)太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视(shì)野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有可(kě)能(néng)拥有(yǒu)另一种神秘的效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命(mìng)进化的一(yī)个(gè)重要因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得到进(jìn)一(yī)步(bù)的(de)证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推(tuī)论的(d关于团结就是力量的名人素材事例，关于团结的名人素材事例有哪些e)大前提(tí)是(shì)要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉(jué)得(dé)暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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