宇(yǔ)宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究(jiū)竟是什么？人类(lèi)为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何(hé)的有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了(le)万有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规(guī)律。往后的(de)几百年来，当(dāng)天(tiān)文(wén)学七点钟指什么生肖 七点钟是什么时辰家们发(fā)现(xiàn)某(mǒu)些天体运(yùn)行(xíng)轨道出(chū)现(xiàn)异常(cháng)，不符(fú)合万有引力定律的时(shí)候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一定有(yǒu)未知的天体通(tōng)过(guò)引力(lì)在(zài)摄动它(tā)的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天王(wáng)星(xīng)运行(七点钟指什么生肖 七点钟是什么时辰xíng)轨道(dào)的(de)异常，推(tuī)算(suàn)并且发现了海王星的存(cún)在(zài)。另外(wài)，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们上升(shēng)到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果一致，就可(kě)以确(què)定其(qí)质量的(de)范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个(gè)星系(xì)的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量的计算，是利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团中的(de)各个(gè)星系相(xiāng)对于星系团的(de)运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后(hòu)，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存(cún)在(zài)，我(wǒ)们(men)无(wú)法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速(sù)度(dù)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(bǐ)理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照牛(niú)顿的运(yùn)动学(xué)定(dìng)律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可见星(xīng)系(xì)的质量(liàng)所产生(shēng)的引力是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神(shén)秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了(le)这样(yàng)部分不可见的暗(àn)质，它(tā)不发(fā)散光、吸光、反射光，但是它(tā)们(men)却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质(zhì)量。只是当(dāng)时的人(rén)们对这(zhè)样的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一次(cì)出(chū)现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就会越慢(màn)。但是他们观(guān)测的(de)结果却让人感到不可(kě)思(sī)议。

随着与中心距(jù)离的增(zēng)加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有(yǒu)足够大的(de)质量来吸引它(tā)们(men)，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学(xué)家们(men)会使用一种相对标(biāo)准(zhǔn)的(de)方法来解释暗(àn)物质的存在，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系当中气(qì)体在X轴上距离星(xīng)系(xì)中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气(qì)体的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)。如果出现异常(cháng)的(de)结(jié)果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物(wù)质(zhì)的力(lì)量进入其中。

于是科学家们(men)通过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的(de)力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离(lí)银河系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有引(yǐn)力定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的(de)速(sù)度(dù)围(wéi)绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远大(dà)于理论速度，那么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心(xīn)加速度的(de)原因很可能(néng)就(jiù)是(shì)存(cún)在着一种我们看(kàn)不到(dào)的物(wù)质，是这(zhè)些暗物(wù)质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越来(lái)越多的(de)研究人员开始相信暗物(wù)质(zhì)的存(cún)在(zài)。科(kē)学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量(liàng)占整个星系质(zhì)量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可以解释这个(gè)现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学(xué)家(jiā)还发(fā)现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星(xīng)系距离地(dì)球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系(xì)当(dāng)中存在(zài)的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存(cún)在(zài)暗物(wù)质，否(fǒu)则(zé)就(jiù)会分崩离析。但是科(kē)学(xué)家们(men)使用最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后，发现星系(xì)中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么又有人(rén)提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附(fù)近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何(hé)星系存在。造成这些现象的(de)除了(le)暗(àn)物质的(de)假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能(néng)就是人(rén)类对引力的(de)理解还(hái)不够全面(miàn)，引力很可(kě)能在(zài)不同尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方式是不同的(de)，这意(yì)味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到(dào)星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间的相互作(zuò)用则是不同(tóng)的方(fāng)式。对于(yú)在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部(bù)场效应的概念(niàn)，指的是在数(shù)百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理(lǐ)论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意味着我们(men)需要对现(xiàn)在(zài)的物理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为(wèi)暗物(wù)质假说理(lǐ)论(lùn)就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关(guān)于暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的(de)其他的理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子(zi)弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们(men)大部(bù)分(fēn)的普(pǔ)通质(zhì)量都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时(shí)候，星际气(qì)体的相互作用就会导致温度(dù)的急(jí)剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团(tuán)大部(bù)分的质量将(jiāng)位(wèi)于(yú)所有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们(men)通过什么来(lái)验证(zhèng)它的质量区(qū)域到底(dǐ)是(shì)不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张全(quán)彩的(de)高清照片，在照片中我们(men)可以(yǐ)明(míng)显(xiǎn)地看到(dào)很多(duō)星(xīng)系似(shì)乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨大的(de)形变。其实这些(xiē)星系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲(qū)了(le)，也不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体(tǐ)和我们(men)地球上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级(jí)巨大的(de)天体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东(dōng)西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的(de)光七点钟指什么生肖 七点钟是什么时辰都(dōu)发生了扭曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解(jiě)释方(fāng)法就是当(dāng)星团(tuán)发生全(quán)部的(de)碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则(zé)直(zhí)接通过了(le)这(zhè)个区(qū)域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研(yán)究也(yě)被认为是暗物质存(cún)在(zài)的迄今为(wèi)止最好的(de)理(lǐ)论证据。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自宇宙当(dāng)中最古老(lǎo)的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部(bù)分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区(qū)域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过(guò)对前景背景分离(lí)后的二值图像进行连通域提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波(bō)背(bèi)景辐射的测量值，我(wǒ)们(men)需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理(lǐ)论(lùn)框架(jià)，就很好地(dì)解释了很多不同(tóng)的(de)观测结(jié)果。而(ér)暗(àn)物质的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存在着某(mǒu)种类型的(de)粒子，它(tā)们不参与任何其他的(de)电磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互(hù)作用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在(zài)的实际证据(jù)。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是(shì)什么(me)？科学家们已(yǐ)经提出了数十(shí)种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找(zhǎo)这些(xiē)不同(tóng)的目(mù)标(biāo)粒子(zi)所需要(yào)的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在过(guò)去的几十年(nián)当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已经进行(xíng)了超过50次(cì)的实(shí)验，却没有任何实(shí)质性(xìng)的发现，除了一个(gè)地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球(qiú)上(shàng)最大的地学实验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质(zhì)粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学(xué)家(jiā)声称观测到(dào)了某(mǒu)种信号(hào)。经过了(le)20多年的(de)数(shù)据收(shōu)集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率会在每年的(de)6月份达(dá)到峰值(zhí)，然后在11月降到最低，而且在20年当(dāng)中每年都(dōu)是一样。一些科学(xué)家认(rèn)为这可(kě)能是(shì)人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的(de)第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银河(hé)系(xì)进行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意(yì)味着我(wǒ)们也(yě)在以这样的(de)速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物(wù)质流，这个过(guò)程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份的时(shí)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(chuān)越暗物质流最快的时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平(píng)面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解(jiě)释(shì)，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度(dù)周期信(xìn)号的差异也可能(néng)是温度、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意大(dà)利游客的数量也(yě)符(fú)合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又在南半球建立了(le)一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的(de)实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特(tè)征和第一个实验室是一样的(de)。

因此(cǐ)，如果在这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无(wú)法(fǎ)提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜叫做(zuò)“南希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视(shì)野是哈(hā)勃红(hóng)外(wài)仪器的(de)100倍(bèi)。南希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗(àn)物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对(duì)于探(tàn)测(cè)的结果，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子(zi)天(tiān)体物理中心的(de)科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗物质存在，它(tā)们极有(yǒu)可(kě)能拥有另一(yī)种神(shén)秘的效应，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要(yào)因素(sù)。

如果(guǒ)这(zhè)一理论得(dé)到进一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不(bù)会意(yì)味着人类并不(bù)孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的(de)大(dà)前提是要先找到暗物(wù)质存在(zài)的实(shí)际证据(jù)。那(nà)么小伙伴们，你们(men)觉(jué)得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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