宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了(le)寻找暗物(wù)质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们在(zài)过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期(qī)实验，但是(shì)却没有发现任何的有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出版的(de)自然(rán)哲学(xué)数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发(fā)表了(le)万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的规律。往(wǎng)后的几百年来，当天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道(dào)出现异(yì)常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会(huì)知(zhī)道，周围一(yī)定有未知的天(tiān)体通过引力在摄(shè)动它(tā)的(de)轨道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨道的异(yì)常，推(tuī)算并且发现了海王星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现(xiàn)都是(shì)应用(yòng)万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律所取得重大天文成(chéng)就的例子(zi)。但是这(zhè)些(xiē)发现都是在恒星系(xì)统的尺度当(dāng)中，可当我们上升(shēng)到(dào)星(xīng)系或者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研(yán)究和测(cè)量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)结果一(yī)致(zhì)，就可以确定其质量的(de)范围。

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

第二(èr)种是动(dòng)力学质量的(de)计算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团(tuán)中(zhōng)的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或(huò)者说这99%的(de)质量(liàng)并不以可见(jiàn)光的(de)形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无(wú)法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比(bǐ)理论(lùn)上要(yào)快(kuài)得多(duō)，按照(zhào)牛顿的(de)运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产生的(de)引力(lì)是无(wú)法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系(xì)团之外了(le)，除非有一种神(shén)秘的力量在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来(lái)源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人(rén)们对这样(yàng)的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个(gè)词(cí)才(cái)再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和肯(kěn)特福(fú)特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运(yùn)动(dòng)。理论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人(rén)感到不可思(sī)议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系(xì)当中如果没有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基(jī)于这种现(xiàn)象，科学家们会使(shǐ)用一种相对(duì)标准(zhǔn)的(de)方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为是(shì)由暗(àn)物质(zhì)的力量(liàng)进入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家(jiā)们通过射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了(le)距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它们的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们(men)的太(tài)阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系(xì)位于(yú)银河系的(de)第三悬臂之上，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度(dù)应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕银河系旋(xuán)转(zhuǎn)，这个(gè)实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度(dù)的原(yuán)因很可能(néng)就是存在着一种(zhǒng)我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也(yě)是从这(zhè)时开(kāi)始，越(yuè)来(lái)越多的研(yán)究人(rén)员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个(gè)星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项(xiàng)新的(de)研(yán)究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文(wén)学家还(hái)发(fā)现了一个反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银(yín)河系(xì)不(bù)多(duō)，但是(shì)星系当中存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星(xīng)系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩结婚祝福语恭喜恭喜是什么意思，恭喜恭喜是什么意思抖音离析。但是科学家们使用(yòng)最先(xiān)进的望远镜对其(qí)进行了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测(cè)量之后(hòu)，发现(xiàn)星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是可以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么又有人(rén)提出(chū)，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近没有(yǒu)任何(hé)星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗(àn)物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可(kě)能就是人类对(duì)引力的(de)理解还不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方(fāng)式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运动。但(dàn)是上升到(dào)星系和星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则(zé)是不(bù)同(tóng)的(de)方式。对(duì)于在星(xīng)系团之(zhī)间的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引入了(le)外(wài)部(bù)场效应的概(gài)念，指的是在(zài)数百万光年(nián)的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成(chéng)立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物(wù)理定律进行修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在(zài)的其他的(de)理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没(méi)法(fǎ)解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部(bù)分的普通质(zhì)量都在星系的气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互(hù)作(zuò)用(yòng)就(jiù)会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大(dà)部(bù)分的质量将位于(yú)所有这些(xiē)气体所在的(de)中间区(qū)域(yù)。那么(me)我们通过什么来验证它的(de)质量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹(zhān)姆(mǔ)斯(sī)韦伯太空望远(结婚祝福语恭喜恭喜是什么意思，恭喜恭喜是什么意思抖音yuǎn)镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第(dì)一张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在照(zhào)片(piàn)中(zhōng)我们可(kě)以明(míng)显地看(kàn)到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身并不是(shì)真的(de)被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体和我们(men)地球上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级(jí)巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大(dà)质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域(yù)并(bìng)不(bù)是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解(jiě)释方法就是(shì)当星团发生(shēng)全部的碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的(de)质(zhì)量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系(xì)团的(de)引力透(tòu)镜研究也被认为(wèi)是暗物质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经(jīng)过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留(liú)下了各相(xiāng)同性的微波(bō)辐射(shè)。其中红色的(de)部(bù)分(fēn)表示温(wēn)度(dù)较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的(de)区域，但实际上它(tā)们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一(yī)。

科学家们通过(guò)对前(qián)景背景分离后的二值图(tú)像(xiàng)进(jìn)行连通域提取和(hé)标记之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物(wù)质，图形(xíng)看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一(yī)些峰值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐射(shè)的测量值，我们需要的暗物质大约是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这个数字与(yǔ)解释星(xīng)系当中恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗物质比例是(shì)一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论(lùn)框架，就(jiù)很好地解释(shì)了很(hěn)多不(bù)同的观测结果。而暗(àn)物质的本(běn)质就是宇宙当中存(cún)在(zài)着(zhe)某种类型(xíng)的粒子，它们不参与任(rèn)何(hé)其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存(cún)在(zài)，就相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质存在的实际(jì)证(zhèng)据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么？科学家们已经提出了(le)数(shù)十(shí)种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的(de)目(mù)标粒子所(suǒ)需(xū)要的实(shí)验方式(shì)也不相同(tóng)。在过去的(de)几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实(shí)验(yàn)室，这个实(shí)验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层(céng)楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学家声称观测到(dào)了某(mǒu)种(zhǒng)信(xìn)号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们发现了(le)一(yī)个有趣的(de)事情(qíng)。探测率会(huì)在每(měi)年的6月(yuè)份(fèn)达到峰(fēng)值(zhí)，然后(hòu)在(zài)11月降(jiàng)到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这可(kě)结婚祝福语恭喜恭喜是什么意思，恭喜恭喜是什么意思抖音能是人(rén)类(lèi)发现暗物质的(de)第一个(gè)直接证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质会产生(shēng)周期(qī)性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系(xì)进行移(yí)动，那么如果暗(àn)物(wù)质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样(yàng)的速度在穿越着暗(àn)物质流，这(zhè)个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致的(de)，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时(shí)候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际(jì)的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银河系(xì)的平(píng)面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这(zhè)个理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观测到(dào)的周(zhōu)期性(xìng)信号。当(dāng)然(rán)也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年(nián)度周期信(xìn)号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意(yì)大利游(yóu)客的数量也符合这个周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家们又(yòu)在(zài)南半球(qiú)建立了一(yī)个几(jǐ)乎相同(tóng)的实验室，这里的季(jì)节与(yǔ)之(zhī)前(qián)的实(shí)验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如(rú)果在这里可以得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提(tí)供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提(tí)供(gōng)的视(shì)野是哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中(zhōng)一(yī)个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的(de)奥(ào)秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效应，这(zhè)种暗物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命进(jìn)化的一个(gè)重要(yào)因素。

如果这一(yī)理(lǐ)论(lùn)得到进(jìn)一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们(men)觉得暗物(wù)质到底存(cún)不存在呢？喜(xǐ)欢请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我更新(xīn)的动力！

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