宇宙是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存(cún)在科学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在(zài)过去的(de)几十年当中进行了超过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却(què)没有(yǒu)发现任何的(de)有效证(zhèng)据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿(dùn)发表了(le)万有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来，当天文(wén)学家们发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行(xíng)轨道的(de)异常，推(tuī)算(suàn)并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星(xīng)的存在。另外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重大(dà)天文成(chéng)就的例子。但是(shì)这些发现都(dōu)是(shì)在恒星(xīng)系统的(de)尺度(dù)当(dāng)中(zhōng)，可(kě)当我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和(hé)测量后(hòu)发(fā)星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成的(de)巨大(dà)星系团，这(zhè)些(xiē)星系被引力束缚在一(yī)起。测量(liàng)星系团的(de)质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学的(de)质量"，需要的(de)数(shù)据(jù)是测(cè)量(liàng)各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的(de)计算，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测量星系团中的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们(men)无(wú)法看(kàn)到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现(xiàn)星(xīng)系团中(zhōng)很多(duō)星系(xì)的速度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动(dòng)学(xué)定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无(wú)法将(jiāng)它(tā)们束缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外(wài)了，除(chú)非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作用，这种(zhǒng)力(lì)量来源(yuán)于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出(chū)了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时(shí)的人们对这样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次出(chū)现。天(tiān)文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运动。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒(héng)星(xīng)在其轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会越慢(màn)。但是(shì)他们观(guān)测的结果却让人感(gǎn)到不(bù)可(kě)思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星系当(dāng)中如果没有足(zú)够大(dà)的(de)质量来吸引它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科(kē)学(xué)家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释(shì)暗(àn)物(wù)质的存在(zài)，这(zhè)种方法就是测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上距离(lí)星系中心的(de)距(jù)离，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速(sù)度。如(rú)果出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是(shì)由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家们(men)通(tōng)过(guò)射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太(tài)阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系(xì)位(wèi)于银河(hé)系的第(dì)三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定(dìng)律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是(shì)存在着一(yī)种我们看不(bù)到的物质(zhì)，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星(xīng)系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原(yuán)因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间(jiān)，也会出(chū)现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银河系(xì)不(bù)多(d什么的阳光填合适的词 阳光恰当的词语有哪些uō)，但是星系(xì)当中存在的(de)恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系(xì)必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但是科(kē)学家们(men)使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒(héng)星运动是可以用正(zhèng)常(cháng)的(de)物(wù)质和力学定律(lǜ)来(lái)解释(shì)的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附近(jìn)的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的(de)附(fù)近(jìn)没(méi)有任(rèn)何(hé)星系存在。造成(chéng)这些现象的除(chú)了(le)暗物质的(de)假说之外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可(kě)能(néng)在不同尺(chǐ)度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)在行星系尺度中的(de)天体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按(àn)照我们所理解的方(fāng)式(shì)运动。但是上升到星(xīng)系和星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相互作(zuò)用则是不同(tóng)的方(fāng)式(shì)。对于(yú)在(zài)星(xīng)系团之间(jiān)的相互作用，科学家还引入(rù)了外部场效应(yīng)的概(gài)念，指的是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立(lì)，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也让很(hěn)多人(rén)认为暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所(suǒ)没法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离(lí)为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所(suǒ)组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在(zài)星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互作用就会(huì)导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多星系似(shì)乎(hū)被拉伸产生(shēng)了(le)巨大的(de)形变。其实这些星系(xì)本身并不是真(zhēn)的被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和(hé)我们地球(qiú)上的观测者(zhě)之间。被一个质量(liàng)超(chāo)级(jí)巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)效(xiào)应(yīng)。这个(gè)巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的(de)大质量(liàng)区(qū)域并不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以最好的(de)解释(shì)方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了(le)中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接通(tōng)过了这(zhè)个(gè)区(qū)域(yù)，并(bìng)在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存(cún)在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通无阻地(dì)穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年(nián)之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景(jǐng)上留下了各(gè)相同性的(de)微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们(men)之间的温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对(duì)前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值(zhí)图像进(jìn)行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不(bù)应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒(héng)星运动所需要的暗物(wù)质比例(lì)是一致的。这(zhè)就(jiù)意味着(zhe)。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了(le)很多不同的观测(cè)结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就(jiù)是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着(zhe)某(mǒu)种类(lèi)型的粒(lì)子，它(tā)们不(bù)参与任(rèn)何(hé)其他(tā)的电磁作用，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(de)存在，就相当于找到了暗物质存在(zài)的实际证据。什么的阳光填合适的词 阳光恰当的词语有哪些这种粒子到底是(shì)什(shén)么(me)？科学家们已经提出(chū)了数(shù)十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要(yào)寻(xún)找这些不同的(de)目(mù)标粒(lì)子所需要的实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在(zài)过去的几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却(què)没(méi)有任何(hé)实(shí)质性的发现，除了(le)一个(gè)地(dì)方，意(yì)大利的格兰萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的(de)地学实验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层楼高的探(tàn)测器(qì)，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多年(nián)的数(shù)据收集，人(rén)们(men)发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而(ér)且在20年(nián)当中每年都是一(yī)样。一些科学(xué)家认为这可能(néng)是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性的(de)年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也(yě)在以这样的速(sù)度在穿越(什么的阳光填合适的词 阳光恰当的词语有哪些yuè)着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的(de)时间，地(dì)球围绕太阳(yáng)的(de)方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系的方(fāng)向(xiàng)是一致的(de)，而另外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这(zhè)是理(lǐ)论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系(xì)相(xiāng)对(duì)银河系(xì)的(de)平面呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有(yǒu)效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观测到(dào)的(de)周(zhōu)期性信号。当然(rán)也可(kě)能有其他的(de)情况，造成这种年度(dù)周期(qī)信号的差异(yì)也可能是(shì)温(wēn)度、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分(fēn)、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也符(fú)合这(zhè)个(gè)周期的规律。

所以，科(kē)学家们又在南(nán)半(bàn)球(qiú)建立了一个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动特征和第(dì)一个实(shí)验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的(de)信(xìn)号(hào)，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于(yú)这个(gè)实(shí)验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台新的(de)望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其(qí)中一(yī)个关键的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘(mì)，对(duì)于探(tàn)测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯(sī)特(tè)芬(fēn)研究发(fā)现(xiàn)，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一(yī)个重要因素。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质(zhì)会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这(zhè)样的效应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在(zài)的(de)实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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