宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是(shì)什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年当中(zhōng)进行了超过50次(cì)的长期实验(yàn)，但(dàn)是却没(méi)有发现任何的有(yǒu)效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力(lì)定律，它(tā)揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发(fā)现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不(bù)符合万(wàn)有引(yǐn)力定律的时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周(zhōu)围一定有未知的(de)天体通过(guò)引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过(guò)天王星运(yùn)行轨道(dào)的异(yì)常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得(dé)重大天文(wén)成就的例子(zi)。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到(dào)星(xīng)系或者是星团的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理(lǐ)学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质量。这是一(yī)个由数千个(gè)星(xīng)系(xì)所组成(chéng)的(de)巨(jù)大(dà)星系团(tuán)，这些星系(xì)被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系(xì)团的(de)质量一般会使用(yòng)到(dào)两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获(huò)得(dé)其"光度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了(le)，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过(guò)程中，兹威基发(fā)现星系团中很(hěn)多星系的(de)速(sù)度比理论上要(yào)快得(dé)多，按(àn)照(zhào)牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内(nèi)的(de)，它们早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除(chú)非(fēi)有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐(yǐn)形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分(fēn)的(de)质量。只是当时的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再(zài)一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特(tè)在观(guān)测仙女座星系中的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距(jù)离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的(de)增加，恒(héng)星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可(kě)是(shì)根据牛顿(dùn)的万(wàn)有(yǒu)引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的(de)质(zhì)量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会(huì)使用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如(rú)果出现异常的结果，就(jiù)认(rèn)为是(shì)由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离(lí)的(de)氢(qīng)元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转速(sù)度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的(de)太阳系也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的(de)运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实际速(sù)度远远大(dà)于理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很可能就(jiù)是存在着一种我们(men)看不到的(de)物质(zhì)，是这些(xiē)暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来(lái)越(yuè)多的(de)研究人员开始相信(xìn)暗物(wù)质(zhì)的存在。科(kē)学家(jiā)根据星(xīng)系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估(gū)算在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当(dāng)中，科(kē)学家们(men)发现，几(jǐ)乎(hū)没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会(huì)出(chū)现速度(dù)上的(de)微(wēi)小差异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常(cháng)的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和银河(hé)系不多，但(dàn)是(shì)星系当中(zhōng)存在(zài)的(de)恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学家(jiā)们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释(shì)的。那么又有人提(tí)出(chū)，也许该(gāi)星系的暗(àn)物质，已经被附近(jìn)的另(lìng)一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的附(fù)近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象(xiàng)的除了(le)暗(àn)物质的假说之外，另一(yī)种可(kě)能就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力(lì)很可(kě)能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不(bù)同(tóng)的，这(zhè)意味着在(zài)行星(xīng)系(xì)尺度中的天体会沿着(zhe)它们(men)的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式运动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方(fāng)式(shì)。对于在星系团之间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家还引入(rù)了外(wài)部场效应(yīng)的概念(niàn)，指的是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们需(xū)要对现(xiàn)在的物理定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现也让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗物质存(cún)在的(de)其他(tā)的(de)理论证据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似这(zhè)样的星团，它们(men)大部分的普(pǔ)通质量都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度(dù)的(de)急剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在的中间区域(yù)。那(nà)么我(wǒ)们(men)通(tōng)过什(shén)么(me)来验证它的质量(liàng)区域到底是不是(shì)集(jí)中在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了(le)巨大的形变。其实这(zhè)些星系本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是(shì)这(zhè)样极遥远的天体(tǐ)和我们地球(qiú)上的观(guān)测者之间。被一(yī)个质量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大质量的(de)东(dōng)西的(de)引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个(gè)现象就是引力透镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物(wù)质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测的时(shí)候，发现它的杨震四知的文言文翻译及注释及翻译，杨震四知文言文原文及翻译大(dà)质量(liàng)区域并(bìng)不是在(zài)中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方(fāng)法就是(shì)当星团发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接(jiē)通过(guò)了这个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜(jìng)研究也被认为是暗(àn)物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之(zhī)后，可(kě)见光(guāng)终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多(duō)亿年(nián)之后，这些(xiē)光(guāng)在宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下(xià)了各相同性的(de)微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科(kē)学家们通过对前(qián)景背(bèi)景分离(lí)后的二值图像进(jìn)行连通(tōng)域(yù)提(tí)取和标记(jì)之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物(wù)质比例是(shì)一致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来(lái)相互(hù)作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒(lì)子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据(jù)。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什(shén)么？科学家们已经提(tí)出了数(shù)十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的(de)实验方(fāng)式也不(bù)相同。在过去(qù)的几十年(nián)当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一(yī)个(gè)地(dì)方(fāng)，意大利(lì)的格兰(lán)萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的(de)地(dì)下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最大的(de)地学(xué)实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层(céng)楼高(gāo)的(de)探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子(zi)的周期(qī)性震荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科学家声称观测(cè)到了(le)某种信号。经过(guò)了20多年的(de)数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每(měi)年的(de)6月(yuè)份(fèn)达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降到最低，而(ér)且(qiě)在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家认(rèn)为这(zhè)可能是(shì)人类发(fā)现暗物(wù)质的第一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在(zài)以(yǐ)这样的速(sù)度(dù)在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围(wéi)绕太(tài)阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以(yǐ)有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕太(tài)阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在(zài)6月份的(de)时候，地球与太阳的(de)方向正好(hǎo)达到完(wán)全一致，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份，又恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽管在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈现(xiàn)了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这可以(yǐ)用(yòng)来(lái)解释，研究人(rén)员(yuán)们所观测(cè)到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客的数(shù)量(liàng)也符合这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在(zài)南半球建立了(le)一个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室(shì)，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实(shí)验室正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特(tè)征和第(dì)一个实验室是一样的(de)。

因此，如果在这里可(kě)以得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了(le)。但是由于(yú)这个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截至目(mù)前还无(wú)法提(tí)供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远镜叫(ji杨震四知的文言文翻译及注释及翻译，杨震四知文言文原文及翻译ào)做“南希格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜(jìng)大小(xiǎo)跟(gēn)哈(hā)勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是(shì)探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结果，我们(men)只能拭目以待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人(rén)类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的(de)效(xiào)应创造生命。当然，这些推论的大前提(tí)是要先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你杨震四知的文言文翻译及注释及翻译，杨震四知文言文原文及翻译的支持是(shì)我更(gèng)新的动力(lì)！

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