宇(yǔ)宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存在科学无法(fǎ)解释的(de)“暗(àn)物(wù)质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟(jìng)是(shì)什么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在(zài)过去的几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没(méi)有发现任(rèn)何的(de)有效证据(jù)。除(chú)了(le)一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了(le)万有引力(lì)定律(lǜ)，它(tā)揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当天文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道出现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定(dìng)律的时(shí)候，他(tā)们就会(huì)知道，周围一定有未知(zhī)的天体通(tōng)过引力在(zài)摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就通过天(tiān)王星运行(xíng)轨道的异常，推算并(bìng)且(qiě)发现了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发(fā)现都是(shì)应(yīng)用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的(de)例子。但是(shì)这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数(shù)千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这(zhè)些(xiē)星系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质(zhì)量一般(bān)会使用到(dào)两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可(kě)以确定其质(zhì)量的范围。

第(dì)一(yī)种是获得(dé)其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的(de)光(guāng)度。

第二(èr)种是动(dòng)力(lì)学(xué)质量的(de)计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系(xì)团的运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所存在(zài)，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量(liàng)速度(dù)的(de)过(guò)程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的(de)引(yǐn)力是(shì)无法将它们束缚在星系团内(nèi)的(de)，它(tā)们早就应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人们对这样的一(yī)种说(shuō)法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才(cái)再(zài)一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星(xīng)系中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上的(de)运(yùn)行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却让人感到(dào)不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的(de)旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大(dà)的质量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的(de)恒(héng)星早(zǎo)就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物(wù)质的力量(liàng)进入(rù)其(qí)中。

于(yú)是(shì)科学(xué)家们通过(guò)射电望(wàng)远镜测量了距离(lí)星系中(zhōng)心更远距离的(de)氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的(de)旋转速(sù)度并不符(fú)合牛顿(dùn)的(de)力学(xué)定律(lǜ)。我们的太(tài)阳系(xì)也不例(lì)外(wài)，太阳系位于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定律进行计(jì)算，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很(hěn)可能就(jiù)是存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的(de)引力效应(yīng)将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的(de)研究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物(wù)质(zhì)的存在。科学家(jiā)根(gēn)据(jù)星系外(wài)恒(héng)星轨道的(de)速度(dù)，估算(suàn)在星系当中暗物质的质(zhì)量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以(yǐ)解释这(zhè)个现象(xiàng)的(de)原因(yīn)。在一项新的研究当(dāng)中，科(kē)学家们发(fā)现，几乎没有引力(lì)效(xiào)应的遥远恒(héng)星(xīng)之间，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现了(le)一个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河系不多，但是星系(xì)当中存(cún)在的恒星数量却(què)只有(yǒu)银河系的千分之一(yī)。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物质，否则(zé)就会(huì)分(fēn)崩离析。但是科学(xué)家们(men)使用最先进的望远镜对其(qí)进行(xíng)了40个小时的详细测量之后，发(fā)现星系(xì)中的恒星(xīng)运(yùn)动是可以用正(zhèng)常的(de)物质(zhì)和(hé)力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也(yě)许该星(xīng)系的暗(àn)物(wù)质(zhì)，已经(jīng)被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物(wù)质的(de)假说之(zhī)外，另一种可能就是(shì)人类对引力的(de)理(lǐ)解还不够全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间中的工作(zuò)方式是不(bù)同的，这意味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的(de)方式(shì)运动。但是上升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相(xiāng)互作(zuò)用则是(shì)不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在(zài)数百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨(jù)大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很多人(rén)认为(wèi)暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结(jié)。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有(yǒu)关于暗物质(zhì)存在的其他的(de)理论(lùn)证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系团所组成(chéng)，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际(jì)气体的相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度(dù)大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这(zhè)些气体所(suǒ)在(zài)的(de)中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的(de)质量区域到(dào)底是不是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很(hěn)多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形变。其(qí)实这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么(me)问题(tí)，而是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体和我们地(dì)球(qiú)上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一(yī)个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的(de)东西(xī)的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是(shì)超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物(wù)质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观(guān)测(cè)的(de)时(shí)候，发现它的大质量(liàng)区域并不是(shì)在中间(jiān)，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法就是当(dāng)星团发(fā)生全部的(de)碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认(rèn)为是暗(àn)物(wù)质存在的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅(chàng)通无(wú)阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留(liú)下了(le)各相同(tóng)性的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色(sè)的部分表示(shì)温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们之间的(de)温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学(xué)家们通过(guò)对前(qián)景背景分离后(hòu)的(de)二值(zhí)图像进行(xíng)连通域提(tí)取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有(yǒu)暗(àn)物质，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该(gāi)是这样(yàng)的，而随着暗物质(zhì)的增加，一(yī)些峰值的幅度(dù)会减小，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测(cè)量(liàng)值，我们需要(yào)的暗物质大约(yuē)是(shì)普(pǔ)通(tōng)物(wù)质的(de)5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运(yùn)动所需要的暗(àn)物质比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个(gè)简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们(men)不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物(wù)质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家(jiā)们已经(jīng)进行了超过(guò)50次(cì)的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个地方，意(yì)大利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的(de)地下(xià)矿(kuàng)井当中，藏着地球上最(zuì)大的(de)地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层(céng)楼高的(de)探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年的数(shù)据收集，人们发现了(le)一个有趣(qù)的事情。探测率(lǜ)会在每年(nián)的(de)6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当中每年(nián)都是(shì)一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质的第一个(gè)直(zhí)接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物(wù)质会产生周期性的年度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的(de)速度围绕着银(yín)河系进行(xíng)移动，那么(me)如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意(yì)味着我们(men)也(yě)在以(yǐ)这样的速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这(zhè)个过(guò)程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半(bàn)年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完全一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论(lùn)的(de)有效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可以用来解释，研(yán)究人员们所观测(cè)到的周期性信(xìn)号(hào)。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至(zhì)连(lián)意(yì)大利游客的数(shù)量也符合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球(qiú)建立了一个几乎(hū)相同的实(shí)验室(shì)，这里(lǐ)的季节与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到(dào)相(xiāng)同(tóng)的信(xìn)爱屋及乌是什么意思解释，爱屋及乌是什么意思英语号，就(jiù)可(kě)以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了(le)。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前(qián)还(hái)无法提供相(xiāng)应的数据支持(chí)。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的(爱屋及乌是什么意思解释，爱屋及乌是什么意思英语de)100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后的(de)奥秘，对(duì)于(yú)探测(cè)的结(jié)果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒(lì)子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可(kě)能拥(yōng)有另一(yī)种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会不会意味(wèi)着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行星(xīng)上，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推(tuī)论的大前(qián)提(tí)是(shì)要先找到暗物(wù)质存在(zài)的(de)实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你(n爱屋及乌是什么意思解释，爱屋及乌是什么意思英语ǐ)们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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