宇宙(zhòu)是“人为制造”的(de)？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗(àn)物质(zhì)又究竟(jìng)是什(shén)么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年(nián)当中进行了超(chāo)过(guò)50次(cì)的长期实验，但是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动(dòng)的规律(lǜ)。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当(dāng)天(tiān)文学家们(men)发现某些(xiē)天(tiān)体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的(de)天(tiān)体通(tōng)过引力在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运(yùn)行轨道的(de)异(yì)常，推算并且发现了海王(wáng)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定律所取得重大天文成(chéng)就的例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都是在恒星系统(tǒng)的尺度(dù)当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在(zài)研究和测量(liàng)后发星系(xì)团的(de)质量。这是一(yī)个(gè)由数(shù)千个(gè)星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些星系被(bèi)引(yǐn)力(lì)束(shù)缚在一起。测(cè)量星系(xì)团(tuán)的质量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可(kě)以确(què)定其质量的范围。

第一种是获(huò)得其"光度学的(de)质量"，需(xū)要的数据是测量(liàng)各(gè)个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的(de)计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个(gè)星系相对于星(xīng)系团(tuán)的运动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基(jī)彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所存(cún)在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很多星系的(de)速(sù)度比理论(lùn)上(shàng)要快(kuài)得(dé)多(duō)，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力(lì)是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的(de)力量(liàng)在(zài)起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可(kě)见的暗质，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反射光，但是它(tā)们(men)却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说(shuō)，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢(màn)。但(dàn)是(shì)他们观测(cè)的结果却让人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的(de)旋(xuán)转速度几(jǐ)乎(hū)保持不变。可是根据牛(niú)顿的(de)万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在(zài)星系(xì)当(dāng)中如果(guǒ)没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们(men)会使(shǐ)用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量星系当中气体在(zài)X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以及(jí)在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出(chū)现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学(xué)家们(men)通(tōng)过(guò)射(shè)电望远镜测量了(le)距(jù)离(lí)星系中心更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三(sān)悬(xuán)臂之(zhī)上，距(jù)离(lí)银河系中心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能(néng)就(jiù)是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是(shì)这(zhè)些暗物(wù)质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研(yán)究人(rén)员开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是(shì)唯一可以解释这个现象的原因。在一项新的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现了一个(gè)反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河系不(bù)多，但是星(xīng)系(xì)当中存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千分(fēn)之一。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分(fēn)崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使用最先(xiān)进的(de)望(wàng)远镜对其进行了(le)40个小(xiǎo)时(shí)的详细测量之后，发现星系中的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正常的物质和力(lì)学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又有人提出(chū)，也许该星(xīng)系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被(bèi)附近(jìn)的(de)另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些(xiē)现象的除了暗(àn)物质的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是(shì)人(rén)类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的工作几近是什么意思，几近什么意思拼音(zuò)方式是不同的(de)，这意味(wèi)着在(zài)行(xíng)星系尺度(dù)中的(de)天体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式(shì)运动(dòng)。但是(shì)上升到星系和(hé)星团的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互作用(yòng)则是(shì)不同(tóng)的方式。对于在星系(xì)团之间的相(xiāng)互(hù)作用，科学(xué)家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指的是(shì)在(zài)数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在(zài)的物(wù)理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现也让很多人(rén)认为暗(àn)物质假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是(shì)在(zài)宇宙当(dāng)中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的其(qí)他(tā)的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德(dé)理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子(zi)弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部(bù)分的普通质量都在星系的气(qì)体当(dāng)中。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞(zhuàng)的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度的急(jí)剧(jù)升高，速(sù)度大(dà)幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团大部分(fēn)的(de)质量(liàng)将位于所有这些气体所在的(de)中间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什(shén)么来验证它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是(shì)集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张(zhāng)全(quán)彩的高清照(zhào)片，在(zài)照片中我们可以明(míng)显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯望(wàng)远(yuǎn)镜出(chū)了什么问题(tí)，而(ér)是(shì)这样极遥远(yuǎn)的天体和我们(men)地球上的观(guān)测者之间。被一个(gè)质(zhì)量(liàng)超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)就是引力(lì)透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大(dà)的天(tiān)体可能(néng)是超大质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它(tā)的(de)大质量区域并不是在中(zhōng)间，而(ér)是(shì)在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时，可被观(guān)测到的质量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并(bìng)在两边形成了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的(de)引力透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是(shì)暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来(lái)自宇宙(zhòu)当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的微波(bō)辐射(shè)。其中(zhōng)红色(sè)的部分(fēn)表示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示(shì)相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们(men)通(tōng)过对前景背(bèi)景(jǐng)分离(lí)后(hòu)的二值图(tú)像进行连通(tōng)域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了(le)匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背景辐(fú)射(shè)的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框(kuāng)架(jià)，就很(hěn)好地解释了很多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就(jiù)是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类型的粒子，它们不(bù)参(cān)与(yǔ)任何其(qí)他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如果能(néng)够(gòu)找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了(le)暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验(yàn)方式也(yě)不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实(shí)质(zhì)性的发现(xiàn)，除了一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最(zuì)大的地学实验室(shì)，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一(yī)个(gè)三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致力(lì)于(yú)寻找(zhǎo)暗(àn)物质(zhì)粒子的(de)周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多年(nián)的数(shù)据(jù)收集(jí)，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率(lǜ)会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降到最(zuì)低(dī)，而(ér)且在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样(yàng)。一些(xiē)科(kē)学家认为这(zhè)可能是人类发现暗物(wù)质的(de)第一(yī)个(gè)直接证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这样(yàng)的(de)速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质流，这个(gè)过(guò)程(chéng)中会产(chǎn)生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银河系(xì)的(de)方向是一致的，而另外(wài)半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达(dá)到完全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗(àn)物质流最(zuì)快的时段。而在(zài)11月(yuè)份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际的情(qíng)况中，太(tài)阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响(xiǎng)这(zhè)个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人员们所(suǒ)观(guān)测(cè)到的(de)周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造(zào)成这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量(liàng)也符合这个周期的规(guī)律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们(men)又在南(nán)半球(qiú)建立了一个几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里(lǐ)的季(jì)节与之前的实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为(wèi)暗(àn)物质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还(hái)无法(fǎ)提供(gōng)相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽(kuān)视场仪器(qì)提供的(de)视野(yě)是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷(léi)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质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭目(mù)以待了。费(fèi)米实验室粒子(zi)天(tiān)体(tǐ)物理中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯(sī)特(tè)芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存在，它们(men)极(jí)有几近是什么意思，几近什么意思拼音可能拥有(yǒu)另一种神(shén)秘的效应，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会(huì)支(zhī)持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一(yī)理论(lùn)得到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中某(mǒu)个角落的(de)行星(xīng)上(shàng)，暗(àn)物(wù)质(zhì)正在通过这(zhè)样的效应创造生(shēng)命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。那么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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