宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有发现任何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当天文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨道(dào)出(chū)现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的(de)天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王(wáng)星运行轨道(dào)的(de)异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有引力(lì)定律所取得重大(dà)天文成就(jiù)的例子(zi)。但(dàn)是这(zhè)些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升到星(xīng)系或者是星团的(de)尺度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发(fā)星(xīng)系(xì)团的质量。这是(shì)一(yī)个由数(shù)千(qiān)个(gè)星系(xì)所组成的(de)巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测(cè)量星系团(tuán)的质(zhì)量(liàng)一(yī)般会使用到(dào)两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移测量(liàng)星系团中的各个(gè)星系相(xiāng)对于星(xīng)系(xì)团(tuán)的(de)运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出(chū)来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星(xīng)系(xì)团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我们(men)无(wú)法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星系的速度比理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质(zhì)量所产生的引(yǐn)力是无(wú)法将(jiāng)它(tā)们束缚(fù)在星系团(tuán)内的(de)，它们早就应该被(bèi)抛(pāo)出(chū)星(xīng)系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不可(kě)见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才(cái)再(zài)一(yī)次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观(guān)测仙女座(zuò)星系(xì)中的恒(héng)星运动(dòng)。理(lǐ)论上来(lái)说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就(jiù)会越慢(màn)。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距离(lí)的(de)增加(jiā)，恒(héng)星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据(jù)牛(niú)顿的(de)万有引力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大(dà)的质(zhì)量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于(yú)这(zhè)种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的(de)方法来解释暗(àn)物(wù)质的存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度(dù)。如果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力(lì)量(liàng)进(jìn)入(rù)其中。

于是(shì)科(kē)学家们通过射电望远镜测(cè)量了(le)距离星(xīng)系扣你几哇日语什么意思 扣你几哇撒由那拉是什么歌(xì)中(zhōng)心更远距离的(de)氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速(sù)度(dù)应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速(sù)度(dù)远(yuǎn)远(yuǎn)大于(yú)理(lǐ)论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速度的原因(yīn)很可能就是(shì)存在(zài)着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力(lì)效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时(shí)开(kāi)始，越来越多的研究人(rén)员开(kāi)始相信暗(àn)物(wù)质的存在(zài)。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质(zhì)的质(zhì)量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因(yīn)。在(zài)一项新的研究(jiū)当中，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星之间，也会出(chū)现速(sù)度上(shàng)的(de)微小(xiǎo)差(chà)异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发现了一个(gè)反常(cháng)的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但是星系当中存在的恒(héng)星数量(liàng)却(què)只有银(yín)河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须存在(zài)暗物质(zhì)，否则就会分(fēn)崩离(lí)析。但是科学家(jiā)们使用最先进的望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个小时的(de)详细(xì)测量之后，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动是可以用正常的(de)物(wù)质和力学(xué)定(dìng)律(lǜ)来(lái)解(jiě)释的(de)。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪(guài)的是，它的(de)附近没有(yǒu)任(rèn)何星系(xì)存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就是(shì)人(rén)类对引力的(de)理解还(hái)不够全面，引力很可能(néng)在不(bù)同尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解(jiě)的方(fāng)式(shì)运动。但是上升到(dào)星系和星(xīng)团的尺度，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不同的方式(shì)。对于在星系团(tuán)之间的(de)相互作(zuò)用，科学家还引入了(le)外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成(chéng)立，这意味(wèi)着(zhe)我们需要对现在的物理(lǐ)定律进(jìn)行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物(wù)质(zhì)假说理论就(jiù)此终结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗(àn)物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿光(guāng)年(nián)的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成(chéng)，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都(d扣你几哇日语什么意思 扣你几哇撒由那拉是什么歌ōu)在(zài)星系(xì)的气(qì)体(tǐ)当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的(de)相互作用(yòng)就会(huì)导致(zhì)温度的急(jí)剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降低(dī)。所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体所(suǒ)在的中间(jiān)区(qū)域(yù)。那么我们通过(guò)什(shén)么来验(yàn)证它的质量区域到底是不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可(kě)以明(míng)显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系本(běn)身并(bìng)不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什么问题(tí)，而是这样(yàng)极遥远的(de)天体和我们地球(qiú)上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一(yī)个质量超级巨大(dà)的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使(shǐ)身后更遥远星(xīng)系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团观(guān)测的时候，发现它的大(dà)质量区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法(fǎ)就是(shì)当星团发(fā)生(shēng)全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体(tǐ)被(bèi)卡在(zài)了(le)中间，暗物(wù)质则(zé)直(zhí)接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的引力透镜研究也(yě)被认(rèn)为是暗物质(zhì)存(cún)在的迄(qì)今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在(zài)宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温(wēn)度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷的(de)区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间(jiān)的温差只有(yǒu)万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们通过对前景背景分离(lí)后的二值图像进行连通域提(tí)取和标记(jì)之(zhī)后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是(shì)这样的(de)，而随着暗物质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物(wù)质大约是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系当中恒星运(yùn)动所需(xū)要的暗(àn)物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了(le)一(yī)个简单(dān)的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很(hěn)多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存在(zài)着某种类(lèi)型的(de)粒子(zi)，它们不参与任何其他的电磁作用(yòng)，只通过(guò)引力来相互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子(zi)的存(cún)在，就相(xiāng)当于(yú)找到(dào)了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什(shén)么(me)？科学家们已(yǐ)经(jīng)提(tí)出了(le)数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不(bù)同的目标粒子(zi)所需要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当中(zhōng)，人类为了(le)寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规物(wù)质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经(jīng)进行(xíng)了超过50次的(de)实(shí)验(yàn)，却没有(yǒu)任何(hé)实质性的发(fā)现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的地学实验(yàn)室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的(de)探(tàn)测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里(lǐ)的科学(xué)家声称(chēng)观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多年的(de)数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的事(shì)情。探测率会(huì)在每年(nián)的6月份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗(àn)物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会(huì)产生周期性的(de)年(nián)度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们(men)讲了太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕着银河系进行移动(dòng)，那(nà)么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意(yì)味着我们(men)也在(zài)以这(zhè)样的(de)速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半(bàn)年则(zé)与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银(yín)河(hé)系的平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解释，研究人(rén)员们(men)所观测到的周期性信号。当(dāng)然(rán)也可能有其(qí)他(tā)的情况(kuàng)，造(zào)成这种年度周期信号的差异也可(kě)能是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也符(fú)合(hé)这个周期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南(nán)半球建立了一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验室(shì)，这里的季(jì)节与之前(qián)的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这里(lǐ)，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗(àn)物质所(suǒ)存(cún)在(zài)的非(fēi)常(cháng)有力的证据了(le)。但是由于这个实验室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视(shì)场(chǎng)仪(yí)器(qì)提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一(yī)个(gè)关键的(de)用途就是探索暗物(wù)质背(bèi)后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以(yǐ)待了(le)。费(fèi)米实验(yàn)室粒(lì)子天体物(wù)理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命进化的(de)一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进(jìn)一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人类(lèi)并(bìng)不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角落的(de)行星上，暗物(wù)质正(zhèng)在(zài)通过这样的(de)效(xiào)应(yīng)创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的(de)大前提是要(yào)先(xiān)找到(dào)暗物质存在的实(shí)际(jì)证据(jù)。那么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在(zài)呢(ne)？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力！

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