宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什(shén)么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们在(zài)过去的几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任(rèn)何(hé)的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的(de)规律(lǜ)。往后的(de)几百年来(lái)，当天(tiān)文学家们(men)发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就(jiù)会(huì)知道(dào)，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄动(dòng)它(tā)的(de)轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥(ào)本(běn)勒维耶(yé)就通(tōng)过(guò)天(tiān)王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引力(lì)定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒(héng)星系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上(shàng)升到星系(xì)或者是星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系(xì)团的(de)质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需要(yào)的(de)数据是(shì)测量各(gè)个星系的(de)光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的(de)计算，是利用光(guāng)谱红移测量星系团中的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座(zuò)星系团有99%的(de)质量消失(shī)了(le)，或者说这99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见光的形(xíng)式(shì)所存(cún)在，我们无法看到。最诡异(yì)的(de)是，在测量速度的(de)过(guò)程中(zhōng)，兹威(wēi)基(jī)发(fā)现星(xīng)系团中很多星(xīng)系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿(dùn)的(de)运动(dòng)学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质量所产生的引力(lì)是(shì)无法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了(le)，除(chú)非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不可见的暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但(dàn)是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们(men)对这样的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词(cí)才再一次出现。天文(wén)学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观测仙女座星系中的(de)恒(héng)星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距(jù)离(lí)中(zhōng)心越远(yuǎn)的(de)恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的(de)运行速(sù)度就会(huì)越慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结果却让人感到(dào)不可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果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(zhè)种现象，科(kē)学家们会使用一(yī)种相对标(biāo)准的方(fāng)法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就(jiù)是测量星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果出现异(yì)常的结(jié)果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质的力量进入其(qí)中(zhōng)。

于是科学(xué)家们通过射(shè)电望远镜测量(liàng)了距离星系中心更远(yuǎn)距(jù)离的氢(qīng)元(yuán)素(sù)，发现它们的旋转速度并不(bù)符合(hé)牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我们的太(tài)阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行速度(dù)应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远远大于(yú)理论速(sù)度，那么(me)产生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原因(yīn)很可能就是(shì)存在着(zhe)一种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗(àn)物质的(de)引力效应将(jiāng)星系(xì)聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越(yuè)来越(yuè)多的研(yán)究(jiū)人员开始相信(xìn)暗(àn)物质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估(gū)算(suàn)在星系(xì)当中暗物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的(de)原(yuán)因。在一项新的研究(jiū)当(dāng)中，科学(xué)家(jiā)们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出(chū)现(xiàn)速度上的微(wēi)小差异(yì)。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒星数量(liàng)却(què)只有银河(hé)系的千分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进(jìn)行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中的(de)恒星运动是(shì)可以(yǐ)用正(zhèng)常(cháng)的物质和力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那么又(yòu)有(yǒu)人提出(chū)，也(yě)许(xǔ)该星系(xì)的暗物质，已经被附近的(de)另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是(shì)，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何(hé)星系(xì)存在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人(rén)类对引力的理解还不够(gòu)全(quán)面，引力(lì)很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同的(de)，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力(lì)之间的(de)相互作用则是(shì)不同的方式。对于(yú)在(zài)星系团之(zhī)间的(de)相互作用，科学家还(hái)引入(rù)了外部场效(xiào)应(yīng)的(de)概(gài)念，指的(de)是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的(de)效(xiào)果(guǒ)，这个(gè)理(lǐ)论(lùn)叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关(guān)于暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论证据(jù)是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个(gè)碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团，它(tā)们大(dà)部分(fēn)的普通质量都在星系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度(dù)大(dà)幅降低(dī)。所(suǒ)以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气体所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的质量区域到(dào)底是不是(shì)集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传回了(le)宇宙当(dāng)中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们(men)可以明显地(dì)看(kàn)到很(hěn)多(duō)星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产生(shēng)了(le)巨(jù)大的形变。其实这(zhè)些(xiē)星系(xì)本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远的(de)天体和我们(men)地球上的(de)观测者(zhě)之间。被一个质量超(chāo)级(jí)巨大的(de)天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西的(de)引力，会(huì)使身后更(gèng)遥远星系(xì)的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是引力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的天体可(kě)能是超(chāo)大质量的(de)黑(hēi)洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团(tuán)观测的(de)时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的(de)解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到(dào)的(de)质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成(chéng天津市教育局的电话是多少，天津市教育局的电话是多少号码)了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存(cún)在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其(qí)中(zhōng)红(hóng)色的部分表示(shì)温度(dù)较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示相对(duì)较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离后的(de)二值图(tú)像(xiàng)进行(xíng)连通域(yù)提取和标(biāo)记之(zhī)后发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有(yǒu)暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配宇宙微波(bō)背景辐射(shè)的(de)测量(liàng)值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质(zhì)大约是(shì)普通物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释(shì)了(le)很多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而(ér)暗(àn)物(wù)质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作用。所以如(rú)果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提出了数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目(mù)标粒子所需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年(nián)当中，人(rén)类为(wèi)了寻找(zhǎo)这些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过(guò)50次的实验，却(què)没有任何实质性的(de)发现，除了一个地方，意大利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地球(qiú)上(shàng)最大的地学实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层(céng)楼(lóu)高(gāo)的(de)探测器，一直致力于寻(xún)找(zhǎo)暗物质粒子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人们(men)发(fā)现(xiàn)了(le)一个有趣的事(shì)情。探测率会在每(měi)年的(de)6月份达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每年都(dōu)是一(yī)样(yàng)。一些科(kē)学(xué)家认为这可(kě)能(néng)是人(rén)类发现暗(àn)物质的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为(wèi)什(shén)么(me)暗(àn)物质(zhì)会产生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里/秒的(de)速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味着我们(men)也(yě)在以这样的速(sù)度(dù)在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这个过程中会产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份(fèn)的时候(hòu)，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这是(shì)理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际的(de)情况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解(jiě)释，研究(jiū)人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游客的(de)数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实(shí)验室(shì)，这里的季节与之前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流的(de)运动特征和(hé)第(dì)一个实验室(shì)是(shì)一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物质所存在的非(fēi)常(cháng)有力的证据了。但是由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目(mù)前还无法天津市教育局的电话是多少，天津市教育局的电话是多少号码提供相(xiāng)应的数据(jù)支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射(shè)一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视(shì)场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关键的(de)用(yòng)途(tú)就是探索(suǒ)暗物质背(bèi)后的奥(ào)秘(mì)，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子天体物理中心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持(chí)宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不(bù)会意味着人类并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中(zhōng)某个(gè)角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造生命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前提是要先(xiān)找到(dào)暗物(wù)质(zhì)存在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更(gèng)新的动(dòng)力(lì)！

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