宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的(de)？为(wèi)何会存(cún)在(zài)科学无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗(àn)物(wù)质又究(jiū)竟(jìng)是什么？人类(lèi)为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的(de)证据，科学家们在(zài)过去的几十年(nián)当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是(shì)却没(méi)有发现任何的(de)有效证据(jù)。除了一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学原理(lǐ)一(yī)书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规律(lǜ)。往后(hòu)的几百(bǎi)年来，当天文学(xué)家(jiā)们发(fā)现某些天(tiān)体(tǐ)运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律的时(shí)候，他们(men)就会知道(dào)，周围一定(dìng)有未知的天(tiān)体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)的异(yì)常，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发(fā)现都(dōu)是应用万(wàn)有引力(lì)定律所取(qǔ)得重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的(de)尺(chǐ)度(dù)当中，可当我(wǒ)们(men)上升到星系或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹(zī)威基(jī)正在研究和测(cè)量(liàng)后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的巨(jù)大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一般会使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两(liǎng)种方法结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确(què)定其(qí)质量的范围。

第(dì)一种是获(huò)得其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力(lì)学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对(duì)于星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结(jié)果(guǒ)出来(lái)之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发座星系团有99%的质(zhì)量消(xiāo)失(shī)了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最诡(guǐ)异的(de)是，在测量速度的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星(xīng)系团中很多星(xīng)系的速(sù)度比理(lǐ)论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚(fù)在星系团内的(de)，它们早就应(yīng)该被(bèi)抛(pāo)出星(xīng)系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部(bù)分不可(kě)见的(de)暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出(chū)现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理论上来说(shuō)，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨道上的(de)运行速(sù)度(dù)就会(huì)越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让人(rén)感到(dào)不可思议。

随着与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度几乎保持不变(biàn)。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有(yǒu)引(yǐn)力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们(men)，这(zhè)些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来(lái)解(jiě)释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方(fāng)法就是测量星(xīng)系当中气(qì)体在(zài)X轴(zhóu)上(shàng)距离星(xīng)系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结果(guǒ)，就(jiù)认(rèn)为(wèi)是(shì)由暗物质的(de)力(lì)量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜(jìng)测量了距离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的(de)太阳系也(yě)不例外(wài)，太(tài)阳(yáng)系位于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据(jù)万(wàn)有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个实际速度远远(yuǎn)大(dà)于理(lǐ)论(lùn)速(sù)度(dù)，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的(de)原因很(hěn)可(kě)能(néng)就是(赶歌圩的读音是什么，赶歌圩的拼音怎么读shì)存在着一种我们(men)看不(bù)到的物质，是这些(xiē)暗(àn)物(wù)质的引力效应(yīng)将星系聚集(jí)在了一(yī)起。

也(yě)是从这时开始，越(yuè)来(lái)越多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相信(xìn)暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物质的质(zhì)量(liàng)占整个(gè)星系质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一可(kě)以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究(jiū)当(dāng)中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大(dà)小和银河系不多，但是(shì)星系(xì)当中存(cún)在(zài)的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银(yín)河系的(de)千(qiān)分之一(yī)。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分(fēn)崩离析。但是科(kē)学家们(men)使(shǐ)用最先(xiān)进的望远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时(shí)的详细(xì)测量之(zhī)后(hòu)，发现星系中的恒(héng)星(xīng)运动是(shì)可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人(rén)提出(chū)，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假说之(zhī)外(wài)，另一(yī)种可能(néng)就是人类对(duì)引力的理(lǐ)解还不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是(shì)不同的，这(zhè)意味着在行星系尺度(dù)中的(de)天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方(fāng)式运(yùn)动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作(zuò)用则是不同的方(fāng)式。对于在星(xīng)系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了(le)外部场(chǎng)效(xiào)应的(de)概念，指(zhǐ)的(de)是在数(shù)百万(wàn)光年的规模上，巨大(dà)的质量(liàng)之间(jiān)会产(chǎn)生(shēng)对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物(wù)理定(dìng)律(lǜ)进行修正，这些发现也(yě)让(ràng)很(hěn)多人认为暗(àn)物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于(yú)暗物(wù)质存在(zài)的其他的(de)理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星(xīng)团，它(tā)们大(dà)部分(fēn)的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作(zuò)用就会导致(zhì)温度的急剧升(shēng)高，速度(dù)大(dà)幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的(de)中间区域。那么我们(men)通过什(shén)么(me)来验证它(tā)的(de)质量区域到(dào)底是不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不(bù)久，詹姆(mǔ)斯(sī)韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片(piàn)，在(zài)照片中我们可(kě)以明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭曲(qū)了，也不(bù)是(shì)韦伯望(wàng)远镜出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远(yuǎn)的天体(tǐ)和我们地球上的(de)观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个超大质(zhì)量的(de)东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象就是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现(xiàn)它的大(dà)质量区(qū)域并不是(shì)在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量气(qì)体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质则直(zhí)接通过(guò)了这个区域，并(bìng)在两边(biān)形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可(kě)以(yǐ)畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则(zé)表示相对(duì)较冷(lěng)的区域，但实(shí)际上它们(men)之(zhī)间的温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通(tōng)过对前景背景分离(lí)后的二值图像进行连通(tōng)域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来(lái)不应该(gāi)是(shì)这(zhè)样的(de)，而随着暗物质(zhì)的增加，一些峰(fēng)值(zhí)的幅(fú)度(dù)会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要的(de)暗物质大约是普通物(wù)质的5倍(bèi)。这个(gè)数(shù)字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地(dì)解释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒子(zi)的存在(zài)，就相当(dāng)于找到了暗物质(zhì)存(cún)在的(de)实(shí)际证据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常规(guī)物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家们(men)已经(jīng)进行了超过50次的实(shí)验，却没有任(rèn)何实(shí)质(zhì)性的发(fā)现，除(chú)了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当(dāng)中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的(de)探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过(guò)了20多(duō)年的数据收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣(qù)的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到(dào)最低，而(ér)且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科学家(jiā)认为这(zhè)可能(néng)是人类发(fā)现暗物质的(de)第一个直接证据。

但是为什(shén)么暗(àn)物(wù)质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了(le)太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那(nà)么如果暗物质存(cún)在宇宙当(dāng)中，这意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会(huì)产生相应的(de)振荡，同(tóng)时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳(yáng)的方向与太(tài)阳环绕银河(hé)系(xì)的方向(xiàng)是一致的(de)，而另外半年(nián)则(zé)与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的方向正(zhèng)好达到(dào)完全(quán)一(yī)致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质流最快(kuài)的时(shí)段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢(màn)值。尽管在实际(jì)的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影响这个(gè)理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员们(men)所观测到的(de)周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度(dù)周期信(xìn)号(hào)的(de)差异(yì)也可能是温(wēn)度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量(liàng)也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南(nán)半球建立(lì)了一(yī)个(gè)几(jǐ)乎(hū)相(xiāng)同的实验室(shì)，这(zhè)里(lǐ)的季节(jié)与之前的实(shí)验(yàn)室正好(hǎo)相(xiāng)反，而(ér)在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流(liú)的(de)运动特征和(hé)第一(yī)个实验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于(yú)这个(gè)实验(yàn)室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前(qián)还无(wú)法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃(bó)望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器(qì)提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其(qí)中一个关键的用途就是(shì)探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天体(tǐ)物理中心的(de)科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘的(de)效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的(de)诞生，或者说是生(shēng)命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会(huì)意味着人类并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上(shàng)，暗(àn)物(wù)质正在通过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论(lùn)的大(dà)前提是要(yào)先找到暗物质存在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存赶歌圩的读音是什么，赶歌圩的拼音怎么读不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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