宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存(cún)在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为(wèi)了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的证(zhèng)据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长期(qī)实验，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除了一(yī)个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就(jiù)会知(zhī)道，周围一(yī)定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维(wéi)耶(yé)就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现(xiàn)了海王(wáng)星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是(shì)应用万有引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重(zhòng)大天文成就的例(lì)子。但是(shì)这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)都是在恒(héng)星系统的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和测量后(hòu)发(fā)星系团的(de)质量。这是一个由(yóu)数(shù)千(qiān)个星系所(suǒ)组成的巨大星系团，这(zhè)些星系(xì)被(bèi)引力束缚在(zài)一起(qǐ)。测(cè)量星系团的质(zhì)量一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就可(kě)以确定(dìng)其质(zhì)量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是(shì)获得其"光度学的质(zhì)量"，需要(yào)的(de)数据是测量各个(gè)星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力(lì)学质量的计(jì)算，是利用光谱红移(yí)测(cè)量星(xīng)系团(tuán)中的各个星系相(xiāng)对(duì)于星系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量(liàng)”竟然(rán)是“光(guāng)度(dù)学质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星(xīng)系团有99%的(de)质(zhì)量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的(de)是，在测量速(sù)度(dù)的过(guò)程中，兹威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很多星系(xì)的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之外了，除非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可(kě)见(jiàn)的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部(bù)分的质量。只是(shì)当时的人们对这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才(cái)再(zài)一(yī)次出现(xiàn)。天文学(xué)家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观(guān)测(cè)仙女(nǚ)座星系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论上来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运(yùn)行速度就会(huì)越慢。但是(shì)他(tā)们(men)观测的结(jié)果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿的万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中(zhōng)如(rú)果没(méi)有足够大的质量来吸引它们(men)，这些外围的恒(héng)星早(zǎo)就(jiù)被甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科(kē)学家们会使用一种相对标(biāo)准的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测量(liàng)星(xīng)系(xì)当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速(sù)度。如果出现异常的(de)结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质的(de)力量进入(rù)其中。

于是科学家们(men)通(tōng)过射(shè)电望远镜测量(liàng)了距(jù)离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距(jù)离的(de)氢元素，发现(xiàn)它们的(de)旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系(xì)位(wèi)于银河系的第(dì)三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在(zài)以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实际速(sù)度远远大于(yú)理(lǐ)论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心加(jiā)速(sù)度的原因很可能就(jiù)是存(cún)在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是(shì)这(zhè)些(xiē)暗物质的引(yǐn)力(lì)效应将星系聚(jù)集(jí)在了一起。

也是从这(zhè)时开始(shǐ)，越来(lái)越多的研究(jiū)人员开始相信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗物质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的研究(jiū)当中，科(kē)学(xué)家(jiā)们发现，几乎没(méi)有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存在的恒星数(shù)量却(què)只(zhǐ)有(yǒu)银河(hé)系的千分之一(yī)。

所以在理论上(shàng)，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人提出(chū)，也许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附近的另一个大星(xīng)系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它的附(fù)近没(méi)有任何星系存在(zài)。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一(yī)种可能就是(shì)人类对(duì)引力的(de)理解还(hái)不够全(quán)面(miàn)，引力(lì)很可能在不同尺度空间中的(de)工作方(fāng)式是不同的(de)，这意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们(men)的(de)轨道，按(àn)照我(wǒ)们(men)所理解(jiě)的方式运动(dòng)。但是上升到(dào)星(xīng)系和星团的(de)尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊(shū)的效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论(lù疫情转段是什么意思，中专转段是什么意思n)成立，这(zhè)意味着我们需要对现在的(de)物(wù)理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多(duō)人(rén)认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的其(qí)他(tā)的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的(de)子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在星(xīng)系的(de)气体当中。当星(xīng)团(tuán)以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候，星(xīng)际气体(tǐ)的(de)相互(hù)作用(yòng)就(jiù)会导致(zhì)温(wēn)度的急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体所在(zài)的中(zhōng)间(jiān)区域。那么(me)我们通过什么来验(yàn)证它的质量区(qū)域到底(dǐ)是不(bù)是集中在中间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一(yī)张全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以明显地(dì)看到很多星系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的(de)形变。其实这些星系本身并不(bù)是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出(chū)了什么(me)问(wèn)题(tí)，而是这样极遥(yáo)远的天体和我(wǒ)们地球上(shàng)的观测者(zhě)之(zhī)间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星(xīng)系(xì)的光都发生了扭曲。这(zhè)个现(xiàn)象就是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体可能是超(chāo)大质量的(de)黑洞(dòng)或(huò)者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法就是当星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可被观测到(dào)的质量气(qì)体被卡在(zài)了中间，暗(àn)物质则直接(jiē)通过了这个区(qū)域，并(bìng)在两边形成了(le)引力透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究(jiū)也被认为是暗物(wù)质存(cún)在的(de)迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以畅通无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上留下了各相(xiāng)同性的(de)微(wēi)波辐射(shè)。其中红色的(de)部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际(jì)上它们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对前景背(bèi)景分(fēn)离后的二值(zhí)图像进行连通(tōng)域提(tí)取和标记之(zhī)后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙(zhòu)当中(zhōng)没(méi)有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变(biàn)得看起来(lái)“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐(fú)射(shè)的测(cè)量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的(de)暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观(guān)测结果。而(ér)暗物质(zhì)的(de)本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相互作(zuò)用(yòng)。所以如(rú)果能够找到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什么？科学家(jiā)们已经提出(chū)了数(shù)十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要(yào)的实验(yàn)方式(shì)也(yě)不相同。在过(guò)去的几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行了超过(guò)50次的(de)实验，却没有任何实质性的发现，除了(le)一个地方，意大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年的(de)数(shù)据收集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率会(huì)在(zài)每年的6月份达到(dào)峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每(měi)年都(dōu)是(shì)一样(yàng)。一些科学家认为这可能是(shì)人类发现暗物(wù)质的第(dì)一个(gè)直接证据。

但是为什么(me)暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着银河(hé)系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意味着我(wǒ)们(men)也在以这(zhè)样的(de)速度(dù)在穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过(guò)程(chéng)中(zhōng)会(huì)产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速(sù)度围绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球围绕(rào)太(tài)阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河(hé)系的方向是一(yī)致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管在(zài)实际(jì)的(de)情况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是这并不影(yǐng)响这(zhè)个(gè)理论(lùn)的有(yǒu)效(xiào)性。

因(yīn)此科学家认为这可(kě)以用(yòng)来解(jiě)释，研究(jiū)人员(yuán)们所(suǒ)观测到(dào)的周(zhōu)期性信(xìn)号。当然也可能有其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的(de)差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意(yì)大利游客(kè)的数(shù)量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球(qiú)建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运(yùn)动(dòng)特征和(hé)第(dì)一个实验室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这(zhè)里可以得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常(cháng)有力(lì)的证据了。但是(shì)由于这个实验室(shì)刚刚建成(chéng)不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还(hái)无法提供(gōng)相应的数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜疫情转段是什么意思，中专转段是什么意思大小跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器(qì)提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了(le)。费米实验室粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生命进化(huà)的(de)一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得(dé)到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人(rén)类并不孤(gū)单呢(ne)？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大前提是(shì)要(yào)先找(zhǎ疫情转段是什么意思，中专转段是什么意思o)到暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物质到(dào)底存不(bù)存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是(shì)我更新的动力！

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