宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据(jù)，科学家们(men)在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现任何(hé)的有效证据。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理(lǐ)一(yī)书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的(de)规律。往后的几百(bǎi)年来(lái)，当天文学(xué)家们发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合(hé)万(wàn)有引力定律的(de)时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体通过(guò)引(yǐn)力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得(dé)重大天文成就的例子。但(dàn)是这(zhè)些发(fā)现(xiàn)都是在(zài)恒星系(xì)统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星系或者是星团(tuán)的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威(wēi)基正在(zài)研(yán)究和(hé)测量(liàng)后发星系(xì)团的质量。这是一(yī)个(gè)由数(shù)千个(gè)星系所组(zǔ)成的(de)巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第(dì)一种是(shì)获得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各(gè)个星系的光(guāng)度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光(guāng)谱红移(yí)测量(liàng)星系团(tuán)中的各个星系(xì)相(xiāng)对(duì)于(yú)星系(xì)团的运(yùn)动(dòng)速(sù)度。当测量结(jié)果出来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有(yǒu)99%的(de)质量消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的(de)形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹(zī)威基发(fā)现星系团中(zhōng)很(hěn)多星系的速度比理(lǐ)论(lùn)上要快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运(yùn)动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产(chǎn)生的引力是(shì)无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星(xīng)系(xì)团内(nèi)的，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外(wài)了，除非(fēi)有一种神(shén)秘的力(lì)量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的(de)物(wù)质。

据(jù)此，兹维(wéi)基提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只是当时的(de)人们对这样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不(bù)屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后(hòu)，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越(yuè)远的恒星在(zài)其(qí)轨(guǐ)道上的运(yùn)行速度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不(bù)变。可是根据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星系当中如果(guǒ)没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象(xiàng)，科(kē)学家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对标准的方法来(lái)解释(shì)暗(àn)物质的存在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量星系当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距(jù)离(lí)星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上(shàng)气(qì)体的旋(xuán)转速度。如(rú)果出(chū)现(xiàn)异常(cháng)的结(jié)果，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射(shè)电(diàn)望远镜测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心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(dù)应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远远大于(yú)理论速度，那么产生以上这种向心加速度(dù)的原因很(hěn)可能(néng)就是存在着一(yī)种我们看不到的物质，是这些暗物(wù)质的(de)引力效应将(jiāng)星(xīng)系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不是(shì)唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一(yī)项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速(sù)度上的微小(xiǎo)差(chà)异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但(dàn)是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒星数量(liàng)却(què)只(zhǐ)有银河系的千分(fēn)之一。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系的气体不动声色的意思是什么解释，不动声色的意思是什么(最佳答案)当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温(wēn)度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理论(lùn)上(shàng)，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团大部(bù)分(fēn)的(de)质量将位于所(suǒ)有这(zhè)些(xiē)气体所在(zài)的中间(jiān)区域。那(nà)么我们(men)通(tōng)过什(shén)么来验证它的质量区(qū)域到底是(shì)不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎(hū)被拉(lā)伸(shēn)产生了(le)巨大(dà)的形(xíng)变。其实(shí)这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什(shén)么问题，而是(shì)这样极遥远的(de)天体和我们地球(qiú)上的(de)观测(cè)者之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两(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(shí)，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了这个区(qū)域，并(bìng)在(zài)两边(biān)形成(chéng)了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星系(xì)团的引力(lì)透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在的迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来(lái)自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙(zhòu)大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之后(hòu)，可(kě)见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无(wú)阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经(jīng)过了130多(duō)亿(yì)年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分之一。

科学家们通过对(duì)前(qián)景背(bèi)景分(fēn)离后(hòu)的二值图(tú)像(xiàng)进行(xíng)连通域提(tí)取和(hé)标(biāo)记之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了(le)匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背(bèi)景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需(xū)要的(de)暗(àn)物质大约(yuē)是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需(xū)要的暗(àn)物质(zhì)比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框架(jià)，就很(hěn)好(hǎo)地(dì)解释了(le)很多不同(tóng)的(de)观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗(àn)物质存(cún)在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的(de)目(mù)标粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年(nián)当中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已经(jīng)进行了超(chāo)过(guò)50次的实验，却没(méi)有任何实质性的发现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑(bēi)斯(sī)山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏(cáng)着地球上(shàng)最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来(lái)，这里的(de)科(kē)学(xué)家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年的(de)数据收集(jí)，人们发现(xiàn)了一个有趣的(de)事情。探测(cè)率会(huì)在每年的(de)6月份达(dá)到峰值，然后在(zài)11月降到最(zuì)低，而(ér)且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一(yī)些(xiē)科(kē)学家认(rèn)为(wèi)这可能是人类发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为(wèi)什(shén)么暗物质会产生周期性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的(de)振(zhèn)荡，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系(xì)的方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半年(nián)则(zé)与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正(zhèng)好达到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗物质流最快(kuài)的(de)时(shí)段。而在11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研(yán)究人(rén)员(yuán)们所观测(cè)到(dào)的周期性信号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造(zào)成这种年度周期(qī)信(xìn)号的差(chà)异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利游客的(de)数(shù)量也符合这(zhè)个周(zhōu)期的(de)规(guī)律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的(de)实验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质流的运(yùn)动特(tè)征(zhēng)和第一(yī)个实验室是一样的(de)。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相同的信号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是(shì)由于(yú)这(zhè)个(gè)实验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还无(wú)法提供(gōng)相应的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场仪器提(tí)供的视(shì)野是哈勃红外仪器(qì)的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太(tài)空望(wàng)远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结(jié)果，我(wǒ)们只能(néng)拭(shì)目以待了。费米实验室粒子(zi)天体物(wù)理(lǐ)中心(xīn)的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能(néng)拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质(zhì)会不会(huì)意味(wèi)着(zhe)人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的行星(xīng)上，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗(àn)物(wù)质(zhì)存在的实(shí)际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不(bù)存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新的动力！

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