宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗(àn)物质(zhì)存在的证据(jù)，科(kē)学(xué)家们在过去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没(méi)有发现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几百(b特朗普中文名字叫什么，特朗普英文全名叫什么ǎi)年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知(zhī)的(de)天(tiān)体通过(guò)引力(lì)在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过(guò)天王星(xīng)运行轨道的异常，推算(suàn)并(bìng)且(qiě)发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的发(fā)现都是应用万有引(yǐn)力定律所取得(dé)重(zhòng)大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系(xì)统的尺度当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家(jiā)弗里茨兹威基(jī)正在研(yán)究和(hé)测量后发(fā)星系团的质量(liàng)。这是(shì)一个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力(lì)束缚在(zài)一起。测量星系(xì)团的质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一致，就可以确定其(qí)质量的(de)范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测(cè)量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的各个星系相对(duì)于星系(xì)团的运动(dòng)速度。当测量结(jié)果出(chū)来之后(hòu)，兹威基彻(chè)底懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是(shì)“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质(zhì)量(liàng)并不以(yǐ)可见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在测量速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基发现星(xīng)系团(tuán)中很多星系的(de)速度比(bǐ)理论上要快得多(duō)，按照牛顿的运动(dòng)学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生的(de)引力是无法将(jiāng)它们束缚在星系(xì)团内的，它(tā)们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大部分的质量(liàng)。只是(shì)当时的人们对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特(tè)福(fú)特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来(lái)说，距离(lí)中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的(de)运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着与中心距离的(de)增加(jiā)，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(yǐn)力定律，在星(xīng)系当中如果没(méi)有(yǒu)足(zú)够(gòu)大的质量来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围(wéi)的(de)恒星早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种(zhǒng)相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星(xīng)系当中气体在(zài)X轴上距离(lí)星(xīng)系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的(de)旋转速度。如(rú)果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为(wèi)是由暗物(wù)质的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了距离星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛顿的(de)力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位于银河系的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个(gè)实际(jì)速(sù)度远远大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向心(xīn)加(jiā)速(sù)度(dù)的(de)原因很可(kě)能(néng)就是存在(zài)着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到(dào)的物质，是这些暗物质(zhì)的(de)引力效应(yīng)将(jiāng)星系聚(jù)集在了(le)一起(qǐ)。

也是从这时开(kāi)始(shǐ)，越来(lái)越(yuè)多的研究人(rén)员开始相信(xìn)暗(àn)物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度(dù)，估算在(zài)星(xīng)系当中暗(àn)物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释(shì)这(zhè)个(gè)现象(xiàng)的原(yuán)因。在一(yī)项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速(sù)度(dù)上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了(le)一个(gè)反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系(xì)不多，但是(shì)星(xīng)系当中存在(zài)的(de)恒星数量(liàng)却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学(xué)家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用(yòng)正常的物质和力学定律来(lái)解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星(xīng)系的暗物(wù)质，已经被(bèi)附(fù)近的另一个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星(xīng)系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能(néng)就是(shì)人(rén)类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中的(de)工作方(fāng)式(shì)是(shì)不同的(de)，这意(yì)味着在行星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们(men)的轨道，按(àn)照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升(shēng)到(dào)星系(xì)和星团的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的(de)相互作用则是不同的方式。对(duì)于在(zài)星系团之(zhī)间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是在(zài)数(shù)百万(wàn)光年的规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意(yì)味着(zhe)我们需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人(rén)认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于暗(àn)物(wù)质存(cún)在的其(qí)他的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理论(lùn)所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿(yì)光年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的(de)相互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气(qì)体所在(zài)的(de)中间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么来验证(zhèng)它的(de)质量区域(yù)到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜(jìng)传(chuán)回了宇宙(zhòu)当中第一张全(quán)彩的高清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应。这个巨大的(de)天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人们对子(zi)弹(dàn)星系团观测的时候，发现它(tā)的(de)大质量区域并(bìng)不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解(jiě)释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰(pèng)撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在(zài)了(le)中间，暗物(wù)质则(zé)直接通过了这个(gè)区域(yù)，并在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜(jìng)研究也(yě)被认为是(shì)暗物(wù)质(zhì)存在的(de)迄(qì)今(jīn)为(wèi)止(zhǐ)最(zuì)好的理论证据。

特朗普中文名字叫什么，特朗普英文全名叫什么除此之外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间背景上留下(xià)了各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有(yǒu)万分之一。

科(kē)学家们通过(guò)对前景背景(jǐng)分离后(hòu)的二(èr)值图像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和(hé)标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物(wù)质(zhì)，图形看起来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物(wù)质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背(bèi)景(jǐng)辐(fú)射的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字(zì)与解释星系(xì)当中恒(héng)星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参与任何其(qí)他的电(diàn)磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到这种粒子的(de)存在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗物质存在的实际(jì)证据。这种粒子到底是什么(me)？科学家(jiā)们已经(jīng)提(tí)出(chū)了(le)数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了(le)寻(xún)找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与常(cháng)规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实质性的(de)发现，除了一个地方(fāng)，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米处的(de)地下矿井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上最大的地(dì)学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三层楼高的探测器，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质粒(lì)子(zi)的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里(lǐ)的(de)科学家声称观测到(dào)了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的(de)6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而且(qiě)在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才(cái)我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕银河(hé)系的方(fāng)向是一(yī)致的(de)，而另(lìng)外半年(nián)则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜(xié)，但(dàn)是这并不影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来(lái)解释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能(néng)有其(qí)他(tā)的情况，造成这种年度周(zhōu)期(qī)信号(hào)的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的(de)水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚至连(lián)意大利游客的(de)数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南(nán)半球(qiú)建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在(zài)这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流(liú)的运动(dòng)特(tè)征和第(dì)一个(gè)实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是(shì)由(yóu)于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无(wú)法(fǎ)提(tí)供(gōng)相(xiāng)应的数据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台(tái)新的望远镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的(de)宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的(de)100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的(de)用途就(jiù)是探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者(zhě)说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如(rú)果这一(yī)理论(lùn)得到进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落(luò)的行星上，暗(àn)物(wù)质正(zhèng)在通过这(zhè)样的效应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们(men)，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动力(lì)！

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