宇宙是(shì)“人为(wèi)制造(zào)”的？为何会存在科学(xué)无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了(le)超过(guò)50次的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却(què)没有(yǒu)发现任何(hé)的有效证据。除了(le)一个(gè)地方(fāng)，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学(xué)数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文学(xué)家们发现某些天体运行(xíng)轨道出(chū)现异常，不符合(hé)万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围(wéi)一定有未知的(de)天体通过引(yǐn)力在(zài)摄动它(tā)的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算(suàn)并且发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王(wáng)星的发现(xiàn)都是应(yīng)用(yòng)万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些(xiē)发现都是在恒(héng)星系统的(de)尺度当中，可(kě)当我们(men)上升到(dào)星系或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情(qíng)就开始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正(zhèng)在(zài)研(yán)究和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数(shù)千(qiān)个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系团(tuán)的(de)质量一(yī)般会(huì)使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其(qí)"光(guāng)度学的(de)质(zhì)量(liàng)"，需要的数据是测量各个(gè)星系的(de)光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学质量的(de)计算，是利用光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的各个星系相对于(yú)星系团的运动速度(dù)。当测(cè)量结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发(fā)现星系团(tuán)中很多星系的速(sù)度比理论(lùn)上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无(wú)法将它们(men)束(shù)缚在(zài)星系团内的，它(tā)们(men)早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系(xì)团之(zhī)外了(le)，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形(xíng)的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部分(fēn)不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分(fēn)的质量(liàng)。只是(shì)当(dāng)时的(de)人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女座星(xīng)系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距(j俄罗斯语乌拉是什么意思 中国人可以说乌拉吗ù)离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观(guān)测(cè)的(de)结果却(què)让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持(chí)不变(biàn)。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对(duì)标(biāo)准的(de)方法来解(jiě)释暗物质的存在，这(zhè)种方(fāng)法就(jiù)是(shì)测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是科学家们俄罗斯语乌拉是什么意思 中国人可以说乌拉吗(men)通过射电望远镜测量了距离(lí)星系中(zhōng)心(xīn)更远距(jù)离的氢元素(sù)，发现它(tā)们的旋转速度并不符(fú)合(hé)牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我(wǒ)们(men)的(de)太阳系也(yě)不例外，太(tài)阳系位于银河系的(de)第(dì)三(sān)悬臂之上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算，太(tài)阳系的运行速度应(yīng)该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能就是存在着(zhe)一(yī)种我们看不到(dào)的物质(zhì)，是这些暗物质的(de)引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越(yuè)多的研究人员开始相信暗(àn)物(wù)质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据(jù)星系外恒(héng)星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在(zài)星系(xì)当中暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒(héng)星(xīng)之间(jiān)，也会(huì)出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大(dà)约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不(bù)多(duō)，但是(shì)星系当(dāng)中存(cún)在的恒星(xīng)数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必须(xū)存(cún)在暗物质，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是科学家(jiā)们(men)使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用正常的物质和力学(xué)定律来解(jiě)释的(de)。那(nà)么又(yòu)有人提出(chū)，也许该星系的(de)暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是，它(tā)的附近没有任何星(xīng)系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这(zhè)意味着在(zài)行星系(xì)尺度中的天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道(dào)，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上升到星系(xì)和星团(tuán)的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互作用(yòng)则是不同的(de)方(fāng)式。对于在(zài)星系团之间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家(jiā)还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数百万光年的(de)规模上(shàng)，巨(jù)大的质(zhì)量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论所没(méi)法(fǎ)解释的(de)“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它(tā)们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都在(zài)星系(xì)的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的(de)时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于所有这(zhè)些气体所在(zài)的中间(jiān)区(qū)域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质量区域到底是(shì)不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜(jìng)传回(huí)了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的(de)高(gāo)清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地(dì)看到很多星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的(de)形变。其实(shí)这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地(dì)球上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的(de)东西的引力，会(huì)使身后(hòu)更(gèng)遥远星系(xì)的(de)光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系(xì)团观测的时(shí)候，发现它(tā)俄罗斯语乌拉是什么意思 中国人可以说乌拉吗的大质量区域(yù)并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可(kě)被观测到(dào)的质量气体被卡在(zài)了中间(jiān)，暗(àn)物质则(zé)直接通过了(le)这个(gè)区域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的(de)引力透(tòu)镜研究也被(bèi)认为是暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除(chú)此之(zhī)外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在(zài)宇宙当中了(le)。经(jīng)过了(le)130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景(jǐng)上留(liú)下了各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射。其中红色的(de)部(bù)分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示(shì)相对较冷的区域，但实(shí)际上它们(men)之(zhī)间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后(hòu)的(de)二值图像进行(xíng)连通域提取和标(biāo)记(jì)之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需(xū)要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意(yì)味(wèi)着。

用(yòng)了(le)一个(gè)简单的理论框架，就很好地(dì)解(jiě)释了很(hěn)多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本(běn)质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型(xíng)的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在(zài)，就相当于找到了(le)暗物质存(cún)在的(de)实际(jì)证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么？科学(xué)家们(men)已(yǐ)经提(tí)出(chū)了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需(xū)要(yào)的(de)实验方式(shì)也不相同(tóng)。在过去的(de)几十年当中，人类为了(le)寻找这(zhè)些(xiē)看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎(hū)不会与常(cháng)规(guī)物质(zhì)相互(hù)作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的(de)实验，却没有任何实质性(xìng)的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的地学(xué)实验室，这个(gè)实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探测器，一直致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这(zhè)里的(de)科学家声称观测到了某种信号(hào)。经过(guò)了20多年的(de)数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些(xiē)科(kē)学家认为这可(kě)能是人类(lèi)发现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质(zhì)会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度信号(hào)呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河(hé)系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果暗物质(zhì)存(cún)在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)，这意(yì)味着我们也在(zài)以这样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半(bàn)年的(de)时间，地(dì)球(qiú)围(wéi)绕太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的(de)方向是(shì)一致的(de)，而另外半年(nián)则与(yǔ)之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一(yī)致，这(zhè)是理(lǐ)论上地(dì)球(qiú)穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好(hǎo)达(dá)到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员们所观测(cè)到(dào)的周(zhōu)期性(xìng)信(xìn)号。当然(rán)也可能有其他的情况(kuàng)，造成这(zhè)种年(nián)度周期信号的差(chà)异也(yě)可(kě)能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的(de)积(jī)雪，甚至连意(yì)大利游(yóu)客(kè)的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建立了(le)一(yī)个几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好相反，而(ér)在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运(yùn)动特征和第一个(gè)实(shí)验室(shì)是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在(zài)这里可以(yǐ)得到相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是(shì)由于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野(yě)是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜其(qí)中一(yī)个关(guān)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，我们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果这一(yī)理(lǐ)论得到进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样的(de)效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存(cún)不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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