宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了(le)寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在过去(qù)的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期实验，但是却没(méi)有发现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的(de)规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出(chū)现异(yì)常，不符合万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的轨道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了(le)海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这些(xiē)发(fā)现都是在(zài)恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基(jī)正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般(bān)会使(shǐ)用(yòng)到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来(lái)之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的(de)质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光(guāng)的形式所存在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异(yì)的是，在测量速度的过(guò)程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理论上要快得(dé)多，按(àn)照牛顿的(de)运动学(xué)定律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量(liàng)所产(chǎn)生的引力是无法将它们(men)束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源(yuán)于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只是当时(shí)的人们对这样的(de)一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个词才再一(yī)次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特(tè)在观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运动。理论上来(lái)说，距(jù)离(lí)中(zhōng)心越远的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上(shàng)的(de)运行速(sù)度就会越(yuè)慢(màn)。但是(shì)他们观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的(de)万有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现(xiàn)象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物质的(de)存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测量星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的(de)旋(xuán)转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常(cháng)的(de)结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入(rù)其中(zhōng)。

于是科(kē)学家们通(tōng)过(guò)射(shè)电(diàn)望远镜测量了(le)距离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)更远距(jù)离(lí)的(d重庆小面调料哪个牌子正宗一些呢 重庆小面是碱水面吗color: #ff0000; line-height: 24px;'>重庆小面调料哪个牌子正宗一些呢 重庆小面是碱水面吗e)氢(qīng)元素(sù)，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们(men)的太(tài)阳系也不(bù)例(lì)外，太阳(yáng)系位于(yú)银河(hé)系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计算，重庆小面调料哪个牌子正宗一些呢 重庆小面是碱水面吗太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围绕银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度(dù)远远大于理论速度，那么(me)产生以上这(zhè)种向(xiàng)心(xīn)加(jiā)速度的原因很(hěn)可能(néng)就是存(cún)在着一种我们(men)看(kàn)不到(dào)的物质(zhì)，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星(xīng)系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速(sù)度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还(hái)发现了(le)一个反常的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在(zài)的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该(gāi)星系(xì)必须(xū)存在(zài)暗(àn)物质(zhì)，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家(jiā)们使用最(zuì)先进的(de)望远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个(gè)小时的(de)详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星(xīng)运动(dòng)是可(kě)以用(yòng)正常的物质和(hé)力学定律来解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何(hé)星系存在。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假说之外，另(lìng)一(yī)种(zhǒng)可能就是(shì)人类对(duì)引力的理解还(hái)不(bù)够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不同尺度空间中的工作方式(shì)是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在(zài)行星系尺度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力(lì)之(zhī)间的(de)相互作用则是不同(tóng)的(de)方式。对于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着(zhe)我们需要(yào)对现(xiàn)在的(de)物理(lǐ)定律进行修正(zhèng)，这些发现也(yě)让(ràng)很多(duō)人认为暗物(wù)质(zhì)假说理论(lùn)就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的星团(tuán)，它们大(dà)部分的普(pǔ)通质量(liàng)都在星系的气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气(qì)体的相互作用就会导致(zhì)温度的(de)急剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分的(de)质量将位于所有(yǒu)这(zhè)些气体所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那(nà)么我(wǒ)们通(tōng)过什么(me)来验证它的质量区域到(dào)底是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大(dà)的形变。其(qí)实这(zhè)些(xiē)星系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了(le)什么问题，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之间。被一个(gè)质(zhì)量(liàng)超级(jí)巨(jù)大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个(gè)超大质量(liàng)的(de)东(dōng)西的引力，会使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹星系团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而(ér)是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星团(tuán)发(fā)生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的(de)质量气体被卡在(zài)了中间，暗物质则(zé)直(zhí)接通(tōng)过了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存(cún)在的迄今为(wèi)止最好的理论证据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后(hòu)，可见光终于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景(jǐng)上留下了各(gè)相同(tóng)性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温(wēn)度(dù)较(jiào)高(gāo)的(de)区域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的区域，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科学家们(men)通过(guò)对前(qián)景背景分离后的二值(zhí)图像进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一(yī)些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物(wù)质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系当中恒(héng)星运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物质比例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架(jià)，就很好地(dì)解释了很多不同(tóng)的观测结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型的(de)粒(lì)子，它们不参与任何其他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种粒子的(de)存在，就相当(dāng)于找到了(le)暗物质存(cún)在的实际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这(zhè)些不同的(de)目标粒子所需要(yào)的实验方式也不相同。在(zài)过去的几十年(nián)当中，人(rén)类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不(bù)会(huì)与常规(guī)物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们(men)已(yǐ)经(jīng)进行了(le)超过50次的实(shí)验，却没有任何实质性(xìng)的发(fā)现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利(lì)的格兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三(sān)层楼高的探测器(qì)，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的(de)科学(xué)家声称(chēng)观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们(men)发现了(le)一个(gè)有(yǒu)趣的(de)事情。探测率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年都(dōu)是一样(yàng)。一些科学(xué)家认为这(zhè)可能是人类(lèi)发现暗物质(zhì)的第一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是(shì)为(wèi)什么(me)暗物(wù)质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕(rào)着(zhe)银河系(xì)进(jìn)行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生(shēng)相应的振荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河(hé)系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太阳的方向正好(hǎo)达到完(wán)全一(yī)致，这是(shì)理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来(lái)解释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意(yì)大利(lì)游客的数量也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球建立了(le)一个几乎(hū)相同的实验室(shì)，这(zhè)里的季节(jié)与(yǔ)之前(qián)的实(shí)验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在(zài)这里(lǐ)，地球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里(lǐ)可(kě)以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为(wèi)暗物质(zhì)所存在(zài)的(de)非常有力的证据(jù)了。但是(shì)由于这(zhè)个实验室(shì)刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提(tí)供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望(wàng)远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的(de)结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的(de)科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗(àn)物(wù)质存在(zài)，它们极有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到(dào)进一(yī)步的证实(shí)，那么(me)遍(biàn)布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物(wù)质会不会意味着人(rén)类并(bìng)不孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落(luò)的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正(zhèng)在(zài)通(tōng)过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论的大(dà)前提是(shì)要(yào)先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我更(gèng)新的动力(lì)！

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