宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为(wèi)了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在(zài)过去(qù)的几十年当中进行了超(chāo)过50次的长期实(shí)验，但是却没有发(fā)现任何的有效证据。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年出(chū)版(bǎn)的自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的(de)几百年来(lái)，当(dāng)天文学(xué)家们发现某些天体运(yùn)行轨道出现异常(cháng)，不符合(hé)万有引力定律(lǜ)的时(shí)候，他(tā)们(men)就会知(zhī)道，周围(wéi)一定有未(wèi)知(zhī)的天体通过引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本勒维耶就(jiù)通过天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异(yì)常，推算(suàn)并且发现了海王星(xīng)的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得(dé)重大(dà)天文成就的例子。但(dàn)是(shì)这些发现都是在恒(héng)星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹威(wēi)基正在研(yán)究和(hé)测量后(hòu)发星系团的(de)质量。这是(shì)一(yī)个由数千个(gè)星系所组成的(de)巨(jù)大星系(xì)团，这些星系被引力(lì)束(shù)缚在一(yī)起。测(cè)量星(xīng)系团的质量(liàng)一般(bān)会使用到(dào)两种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个星系(xì)相对于星系团的(de)运动速度。当测量结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度学质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味着(zhe)，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量消失(shī)了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测(cè)量(liàng)速度的(de)过程中，兹威(wēi)基发(fā)现星(xīng)系团中很多(duō)星(xīng)系的速度比理论上(shàng)要(yào)快得(dé)多，按照(zhào)牛(niú)顿的运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可(kě)见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法(fǎ)将它(tā)们(men)束(shù)缚在星系团内的(de)，它们(men)早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了(le)这样部分(fēn)不可见的暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的(de)人们对这样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个(gè)词才(cái)再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就(jiù)会(huì)越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却(què)让人感到不可思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距(jù)离(lí)的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如(rú)果没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用(yòng)一种(zhǒng)相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物质的存在(zài)，这(zhè)种方法(fǎ)就(jiù)是测量星系当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距(jù)离星(xīng)系中心(xīn)的距(jù)离(lí)，以及在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其(qí)中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测量(liàng)了距离(lí)星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力(lì)学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行计算，太(tài)阳系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大(dà)于(yú)理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速度(dù)的原(yuán)因很(hěn)可能(néng)就是(shì)存在着一种我(wǒ)们(men)看不到的物质(zhì)，是这些(xiē)暗物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了(le)一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现速度(dù)上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系(xì)必须存在暗物(wù)质(zhì)，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但是科(kē)学家们使用(yòng)最(zuì)先进的望jn是什么意思网络用语 JN有特别含义吗远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是(shì)可以用正常的物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系(xì)的(de)暗物质，已经被附近的(de)另一(yī)个大星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近(jìn)没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成这些现象的除(chú)了(le)暗(àn)物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是人类对(duì)引力的理解还不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意味(wèi)着(zhe)在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们(men)的轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上升到星(xīng)系和(hé)星(xīng)团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用(yòng)则是不同的方(fāng)式。对(duì)于在(zài)星系团之间的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入(rù)了外部场效应的概念，指的是(shì)在数(shù)百(bǎi)万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着(zhe)我们需要对(duì)现jn是什么意思网络用语 JN有特别含义吗在的(de)物理定(dìng)律进行修(xiū)正，这(zhè)些(xiē)发现也让很多人(rén)认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分(fēn)的普通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅(fú)降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分的质(zhì)量将位于所(suǒ)有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间区(qū)域。那(nà)么我们(men)通过(guò)什么来(lái)验证它(tā)的(de)质量区域到(dào)底(dǐ)是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明(míng)显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身(shēn)并不是真(zhēn)的(de)被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什(shén)么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个(gè)质(zhì)量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大(dà)质(zhì)量(liàng)的东西的引力(lì)，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生了(le)扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的(de)大质量区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以(yǐ)最(zuì)好的解释方法就(jiù)是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质量气体被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质则直接通过(guò)了这个区(qū)域，并在(zài)两边(biān)形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的(de)引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质存(cún)在的迄今为止最好的理论(lùn)证(zhèng)据。

除(chú)此之(zhī)外(wài)，还有来自宇宙当中最古老的(de)光。从(cóng)宇(yǔ)宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过(guò)了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景上(shàng)留下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的(de)区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的(de)温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学家们(men)通过对(duì)前景背(bèi)景分离后的二(èr)值(zhí)图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图(tú)形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗(àn)物(wù)质(zhì)的增加，一(yī)些峰值的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一(yī)致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个简单的(de)理论(lùn)框(kuāng)架，就很好地解释了(le)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(de)粒子(zi)，它们(men)不(bù)参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的(de)实际证(zhèng)据(jù)。这(zhè)种粒(lì)子到底是什么？科学家们(men)已经提出了数十种的假想目(mù)标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同的(de)目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方式(shì)也不相(xiāng)同(tóng)。在过(guò)去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会(huì)与常规物(wù)质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质性的发现(xiàn)，除了一个(gè)地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的(de)地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层(céng)楼高的探测器，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子(zi)的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们(men)发现了一个有趣(qù)的(de)事情(qíng)。探(tàn)测率会(huì)在每年的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这(zhè)可能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会产(chǎn)生(shēng)周期性的(de)年度(dù)信号呢？刚才我们讲了(le)太(tài)阳(yáng)系正在以220公里/秒的(de)速(sù)度围绕着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么如果(guǒ)暗物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意(yì)味着(zhe)我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应(yīng)的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年的(de)时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方向与太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外(wài)半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的(de)方向正好(hǎo)达(dá)到(dào)完全一致，这是理(lǐ)论上(shàng)地球穿越暗物质流(liú)最(zuì)快(kuài)的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有效性(xìng)。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释(shì)，研(yán)究人(rén)员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当(dāng)然也可(kě)能有其(qí)他的情况(kuàng)，造(zào)成这(zhè)种年(nián)度周(zhōu)期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数量也符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们(men)又在(zài)南(nán)半球建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前的实验室正(zhèng)好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和(hé)第(dì)一个实验室是(shì)一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就(jiù)可(kě)以成为(wèi)暗(àn)物质(zhì)所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是(shì)由于(yú)这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的(de)数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的视(shì)野(yě)是哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对(duì)于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待(dài)了(le)。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有(yǒu)另一(yī)种神(shén)秘的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命进化(huà)的一个(gè)重要因素。

如jn是什么意思网络用语 JN有特别含义吗(rú)果这一理(lǐ)论得到进一步的证实，那(nà)么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中的(de)暗物(wù)质会不会意味着(zhe)人类并不孤(gū)单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大前(qián)提是(shì)要先找(zhǎo)到(dào)暗物质存在的(de)实(shí)际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质(zhì)到底存不存在(zài)呢(ne)？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更新的动力！

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