宇(yǔ)宙(zhòu)是(shì)“人(rén)为制造”的？为何会存(cún)在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科(kē)学家们在过去的(de)几十年当中进(jìn)行了超过50次的(de)长期实验，但是(shì)却没有发现任何(hé)的有效证据。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数(shù)学原(yuán)理一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几百年来(lái)，当天文学(xué)家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄(shè)动(dòng)它(tā)的(de)轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就(jiù)通过天(tiān)王(wáng)星运(yùn)行轨道的(de)异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都是(shì)应用(yòng)万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律所取(qǔ)得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些(xiē)发现都是在(zài)恒星系统的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星(xīng)系团(tuán)的质量。这是一个(gè)由数(shù)千个星系(xì)所组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力(lì)束缚(fù)在(zài)一(yī)起。测量星系团的质量一(yī)般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第(dì)一种是(shì)获得其(qí)"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是(shì)测(cè)量各个星系的(de)光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移(yí)测量(liàng)星系团中的各个星系相对(duì)于星系团的(de)运动速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量(liàng)消失(shī)了，或者(zhě)说(shuō)这99%的(de)质(zhì)量并不以可见光(guāng)的形式(shì)所存(cún)在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速度的过程(chéng)中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系(xì)的速度(dù)比(bǐ)理论上要快得(dé)多(duō)，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见(jiàn)星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的(de)引力是无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应(yīng)该(gāi)被(bèi)抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提出了(le)这样部(bù)分不(bù)可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙(zhòu)中绝(jué)大(dà)部分的质量。只是(shì)当时(shí)的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个(gè)词才再一(yī)次出现(xiàn)。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观(guān)测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就会越慢。但是(shì)他们(men)观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距(jù)离(lí)的增加(jiā)，恒(héng)星的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)几乎保(bǎo)持不(bù)变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如果没有足够大的(de)质量来吸(xī)引它们(men)，这(zhè)些(xiē)外围的恒星(xīng)早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的(de)方法来(lái)解释暗物质的(de)存在，这(zhè)种(zhǒng)方法(fǎ)就(jiù)是测量星系(xì)当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其(qí)中。

于是科学(xué)家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测量了(le)距离星系(xì)中(zhōng)心更远距离的(de)氢(qīng)元(yuán)素，发(fā)现(xiàn)它们(men)的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例(lì)外，太阳系位于银河系的第(dì)三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引(yǐn)力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际速度远远大(dà)于理论(lùn)速度(dù)，那么产生以(yǐ)上这种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很可能(néng)就是存(cún)在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这(zhè)些(xiē)暗物(wù)质的引(yǐn)力效应(yīng)将(jiāng)星系聚(jù)集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来(lái)越(yuè)多的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的(de)存在(zài)。科(kē)学(xué)家根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估(gū)算在(zài)星(xīng)系(xì)当中暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究当(dāng)中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引力效应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会(huì)出现速度上(shàng)的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在(zài)的恒星数(shù)量(liàng)却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离(lí)析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其进行了(le)40个小时的(de)详细测量(liàng)之后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物(wù)质和(hé)力学定律来解释(shì)的(de)。那么(me)又有人提(tí)出，也(yě)许该星系的(de)暗(àn)物质，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是(shì)人(rén)类对引力的理解还(hái)不够全面(miàn)，引力(lì)很(hěn)可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意(yì)味着(zhe)在行星(xīng)系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们(men)所理解的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升到星系和(hé)星团的(de)尺(chǐ)度，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的(de)方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了(le)外部场效应的概念，指的是在数(shù)百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着我们需要对(duì)现在的物(wù)理(lǐ)定律进行修正，这些(xiē)发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的其他的(de)理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光(guāng)年的子(zi)弹星(xīng)系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系(xì)团所组(zǔ)成，类似这(zhè)样的(de)星团，它(tā)们(men)大部(bù)分的普通质量(liàng)都在(zài)星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质(zhì)量(liàng)将位于(yú)所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么(me)来验证它的质量区域到底(dǐ)是不(bù)是集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当(dāng)中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中我们(men)可以明显地看(kàn)到很多星系(xì)似乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些星系(xì)本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们(men)地(dì)球上的观测者之间。被一(yī)个(gè)质(zhì)量(liàng)超级巨(jù)大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远(yuǎn)星系的光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就(jiù)是(shì)引力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系(xì)团观测的时候，发现它的(de)大质(zhì)量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方法就(jiù)是(shì)当(dāng)星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测兰州理工大学是一本还是二本 兰州理工大学是211吗到的质(zhì)量(liàng)气体被卡在(zài)了中(zhōng)间(jiān)，暗物质(zhì)则(zé)直(zhí)接通过了(le)这个(gè)区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为(wèi)是暗物质存在的(de)迄今为(wèi)止最好的(de)理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老(lǎo)的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年(nián)之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射。其中(zhōng)红(hóng)兰州理工大学是一本还是二本 兰州理工大学是211吗色的部分表示温度较(jiào)高的区(qū)域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连(lián)通域提取(qǔ)和标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的(de)暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数(shù)字(zì)与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的(de)暗物质比例(lì)是一致的。这就意(yì)味(wèi)着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理(lǐ)论(lùn)框架，就很好地解释了很多(duō)不同的观测(cè)结果。而暗物质(zhì)的(de)本质就是宇宙当(dāng)中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒子，它(tā)们不(bù)参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作用，只通过引力(lì)来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目(mù)标粒子所(suǒ)需(xū)要的实验方(fāng)式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这些看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们(men)已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一(yī)个(gè)地方，意(yì)大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当中(zhōng)，藏(cáng)着地球(qiú)上最大(dà)的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层(céng)楼高的(de)探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期性(xìng)震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号(hào)。经过(guò)了20多(duō)年的(de)数据收集(jí)，人们发现了(le)一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后在11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科学家认为这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会(huì)产生周期性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕着银河系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们也在以这样的(de)速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程中会产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方(fāng)向是一致的，而另(lìng)外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方向(xiàng)正好达到完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地(dì)球穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的(de)平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为(wèi)这可以用(yòng)来(lái)解释，研(yán)究(jiū)人员(yuán)们所观测到(dào)的周期(qī)性信号(hào)。当然(rán)也可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异(yì)也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的(de)水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连(lián)意(yì)大利游客的数(shù)量也符合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半球建立(lì)了一(yī)个(gè)几乎相同的实(shí)验室，这里的(de)季节(jié)与之前的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的信号(hào)，就(jiù)可(kě)以成为(wèi)暗物质所存在的(de)非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这台太空望(wàng)远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的(de)用(yòng)途就是(shì)探索暗物质(zhì)背(bèi)后(hòu)的奥秘(mì)，对于探测(cè)的(de)结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学(xué)家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们(men)极有可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的诞(dàn)生(shēng)，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样的(de)效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推论(lùn)的大前提(tí)是要先找到暗兰州理工大学是一本还是二本 兰州理工大学是211吗(àn)物质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更(gèng)新的动力！

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