宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了(le)寻(xún)找暗物质存(cún)在的证据，科学(xué)家们在过去(qù)的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期实验(yàn)，但是却(què)没有发现任何的有效证据(jù)。除了(le)一个(gè)地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然(rán)哲(zhé)学数学原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不(bù)符合万有引力(lì)定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知的(de)天(tiān)体(tǐ)通过(guò)引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运(yùn)行轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王星(xīng)的(de)存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应(yīng)用万(wàn)有引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的例子。但(dàn)是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和(hé)测量(liàng)后(hòu)发(fā)星系团(tuán)的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力(lì)束缚在一(yī)起。测(cè)量星(xīng)系团的(de)质量(liàng)一(yī)般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量(liàng)"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利(lì)用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在(zài)，我们(men)无(wú)法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度的(de)过程中，兹(zī)威基发(fā)现星系团中(zhōng)很多星系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠这些可(kě)见星系的(de)质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应该(gāi)被抛出星系(xì)团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹维基提出了(le)这(zhè)样部(bù)分不可见的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只是(shì)当时(shí)的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天(tiān)文形容农村的词语有哪些成语，形容农村的词语有哪些四个字学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离(lí)中(zhōng)心越(yuè)远(yuǎn)的恒(héng)星在其轨道上的运(yùn)行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测(cè)的结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在(zài)星系当中如果没有(yǒu)足(zú)够(gòu)大(dà)的质量(liàng)来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学(xué)家(jiā)们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出(chū)现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量(liàng)了距(jù)离星(xīng)系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离(lí)的(de)氢元素，发现(xiàn)它(tā)们(men)的旋转(zhuǎn)速(sù)度并不符合牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我们的(de)太阳(yáng)系也不例(lì)外，太(tài)阳(yáng)系(xì)位(wèi)于银河系(xì)的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速(sù)度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远大于(yú)理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向心(xīn)加速度的原因很可能就是存在(zài)着一种我们看(kàn)不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速度(dù)，估(gū)算在星系当中暗物质的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物(wù)质(zhì)并不是唯一(yī)可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研(yán)究当(dāng)中(zhōng)，科学(xué)家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还(hái)发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒(héng)星数量(liàng)却(què)只有银河(hé)系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科(kē)学家们使用最(zuì)先进的望远镜对(duì)其进(jìn)行(xíng)了(le)40个(gè)小时的详细测(cè)量之后(hòu)，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运动是(shì)可以用(yòng)正常(cháng)的物质(zhì)和(hé)力学(xué)定律(lǜ)来解释的。那么(me)又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象的除了暗(àn)物(wù)质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是(shì)人类对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力很可能(néng)在(zài)不同尺度空间(jiān)中的工作方(fāng)式是(shì)不同的，这(zhè)意味着在(zài)行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引力(lì)之间的(de)相互(hù)作(zuò)用则是不同的方式。对于在星系团之(zhī)间(jiān)的相互(hù)作用，科学(xué)家还引入了外(wài)部场效应的概念，指(zhǐ)的(de)是在数百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个(gè)理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理(lǐ)定律进(jìn)行(xíng)修正，这(zhè)些发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗(àn)物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没(méi)法解释的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团(tuán)所组(zǔ)成(chéng)，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们大部分的普通质量(liàng)都在(zài)星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就(jiù)会(huì)导致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大(dà)部分的质量(liàng)将(jiāng)位于所有(yǒu)这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的(de)质量(liàng)区域到底是不是(shì)集(jí)中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的(de)高(gāo)清照(zhào)片，在照片中我们可以明(míng)显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真(zhēn)的(de)被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什(shén)么问题，而是这样极(jí)遥远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东西的引力(lì)，会(huì)使身后(hòu)更遥(yáo)远星(xīng)系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是引力(lì)透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨(jù)大的天体可能(néng)是超(chāo)大质量(liàng)的(de)黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质量(liàng)气体被(bèi)卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形成了引力透(tòu)镜(jìng)。对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透镜研究(jiū)也被认为是(shì)暗物质(zhì)存(cún)在的(de)迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的(de)光。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之(zhī)后，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了(le)。经过(guò)了(le)130多亿年(nián)之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了(le)各(gè)相同性的(de)微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区(qū)域(yù)，但实(shí)际上它们之间的温差(chà)只有万分之(zhī)一。

科学(xué)家们(men)通(tōng)过(guò)对前景(jǐng)背景分离后的(de)二(èr)值(zhí)图像进(jìn)行连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不应该是(shì)这(zhè)样(yàng)的，而(ér)随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒(héng)星(xīng)运动所需(xū)要的暗(àn)物(wù)质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了(le)一个简单(dān)的理论框架(jià)，就很(hěn)好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到这种粒(lì)子的存在(zài)，就(jiù)相当于(yú)找到了(le)暗物质存(cún)在的实(形容农村的词语有哪些成语，形容农村的词语有哪些四个字shí)际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要寻找这(zhè)些(xiē)不(bù)同的目标粒(lì)子(zi)所需要的实验方式也不相同。在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井当中，藏(cáng)着地(dì)球上最大的(de)地学(xué)实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的(de)科(kē)学(xué)家声称(chēng)观测到了某种信号。经(jīng)过(guò)了(le)20多年的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的(de)6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月降到最低，而且在(zài)20年(nián)当中每年都是(shì)一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这(zhè)可能是人类(lèi)发(fā)现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物(wù)质(zhì)会产生周期(qī)性的(de)年度(dù)信号呢？刚才(cái)我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系(xì)进行(xíng)移动，那么如果暗(àn)物(wù)质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半(bàn)年的(de)时间，地球围(wéi)绕(rào)太(tài)阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而(ér)另外半年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份，又恰(qià)好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影响这个(gè)理论(lùn)的(de)有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可以用来解(jiě)释，研究人(rén)员(yuán)们所观(guān)测到的周期性信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利游(yóu)客(kè)的数量(liàng)也符合(hé)这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了一个几(jǐ)乎(hū)相同(tóng)的(de)实验室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征和(hé)第(dì)一个实验室是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里(lǐ)可以得到相同(tóng)的(de)信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质所存在的非(fēi)常有力的证(zhèng)据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应(yīng)的(de)数(shù)据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新(xīn)的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器(qì)的(de)100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中(zhōng)一个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的(de)奥(ào)秘(mì)，对于探测(cè)的结果，我(wǒ)们只能(néng)拭(shì)目以待(dài)了。费米实验室粒子天(tiān)体(tǐ)物理中(zhōng)心的科学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究(jiū)发现(xiàn)，如(rú)果暗物质存(cún)在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神(shén)秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或(huò)者说是生命进化的一个(gè)重要因(yīn)素(sù)。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论(lùn)得到进一步的证实(shí)，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在(zài)通(tōng)过这样(yàng)的(de)效(xiào)应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更新的动力！

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