宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的？为何(hé)会存在(zài)科(kē)学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的(de)证据，科学家们在(zài)过去的几十年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的(de)长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲学数(shù)学(xué)原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运动的规(guī)律。往后(hòu)的几百年来，当(dāng)天文学家们(men)发现某些(xiē)天体(tǐ)运行轨道出现(xiàn)异常(cháng)，不(bù)符(fú)合(hé)万有引力定律的时(shí)候，他(tā)们就会知(zhī)道，周围一定有未知的(de)天体(tǐ)通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发(fā)现了海(hǎi)王星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升到(dào)星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺度，事(shì)情就开始变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学(xué)家弗(fú)里茨兹威(wēi)基正在(zài)研究(jiū)和测量(liàng)后(hòu)发(fā)星系团的(de)质(zhì)量。这是(shì)一(yī)个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这(zhè)些星系(xì)被引力(lì)束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致，就可以确(què)定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数(shù)据(jù)是(shì)测量各个(gè)星系的光度(dù)。

第二种是动力学(xué)质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的(de)各个星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测量结果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式(shì)所(suǒ)存(cún)在，我们无法(fǎ)看到(dào)。最诡异的是(shì)，在(zài)测量速度的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很多(duō)星系的(de)速度比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量(liàng)所产生的引力是无(wú)法将它们束(shù)缚在星(xīng)系(xì)团内的，它们早就应该(gāi)被抛出(chū)星(xīng)系团之(zhī)外了，除非(fēi)有一种神秘的(de)力量在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力(lì)量来源于某种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它(tā)不发(fā)散(sàn)光(guāng)、吸(xī)光(guāng)、反射光(guāng)，但(dàn)是(shì)它(tā)们却占(zhàn)据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分(fēn)的质量。只是当时的(de)人(rén)们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才(cái)再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒(héng)星(xīng)在(zài)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(rén)感到不可思议(yì)。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加，恒星的(de)旋转速度几(jǐ)乎(hū)保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释暗物质的(de)存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是(shì)测量星(xīng)系当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的(de)力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我(wǒ)们的(de)太阳(yáng)系也(yě)不(bù)例(lì)外，太(tài)阳系位(wèi)于银河系的第三(sān)悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系(xì)中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实际上，太(tài)阳系正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于(yú)理论(lùn)速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的原因很(hěn)可(kě)能就是存在着一(yī)种我们(men)看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了一起。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的存在(zài)。科学家根(gēn)据星(xīng)系外恒(héng)星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的(de)质量(liàng)占(zhàn)整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这(zhè)个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现(xiàn)，几(jǐ)乎没有引(yǐn)力(lì)效应的遥(yáo)远恒星之间，也会(huì)出现速度(dù)上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文学(xué)家还(hái)发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在(zài)的恒星数(shù)量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但是(shì)科学(xué)家(jiā)们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星(xīng)运动是可以用正常的(de)物质和力(lì)学定律来解释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也许该(gāi)星系(xì)的(de)暗物质，已经被(bèi)附(fù)近的(de)另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的(de)除了暗物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另一种可(kě)能就是人类对(duì)引力(lì)的理解还不够全面，引力很可能(néng)在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方(fāng)式是不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的(de)轨道，按(àn)照我们(men)所理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间的(de)相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)则是不同的方式。对于在星系(xì)团之间的相(xiāng)互作用，科学(xué)家还引入了外部场效(xiào)应的概(gài)念，指(zhǐ)的(de)是在数百万光年的(de)规模上，巨大(dà)的质(zhì)量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们需要对现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行(xíng)修正(zhèng)，这些(xiē)发(fā)现也让很多(duō)人(rén)认为(wèi)暗(àn)物质假说理(lǐ)论就此终结。但是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存在的其(qí)他的理论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年(nián)的(de)子弹星系团，由两个碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它们大部分(fēn)的普(pǔ)通质(zhì)量都(dōu)在(zài)星(xīng)系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候，星际气体的(de)相互作用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星系团(tuán)大部分的质量将位于所有(yǒu)这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我(wǒ)们通过什(shén)么(me)来验(yàn)证它的质量区(qū)域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些(xiē)星系本身(shēn)并不是真(zhēn)的(de)被扭曲了，也不是韦伯(bó)望(wàng)远镜出了什么问题(tí)，而是(shì)这(zhè)样极遥(yáo)远的天(tiān)体(tǐ)和我们(men)地(dì)球(qiú)上的观测者(zhě)之间。被一(yī)个质量(liàng)超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释(shì)方法(fǎ)就是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形(xíng)成(chéng)了引(yǐn)力透镜(jìng)。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力透镜研(yán)究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之(zhī)后，可见光终于(yú)可(kě)以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空(kōng)间背景上留(liú)下了各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离(lí)后的二值图像进行(xíng)连通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一(yī)些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变得看起来(lái)“和(hé)谐”。为了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射(shè)的测量值，我(wǒ)们(men)需要的暗(àn)物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中(zhōng)恒星(xīng)运动所需要(yào)的(de)暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框架(jià)，就很好地解释了(le)很多不(bù)同(tóng)的观(guān)测结(jié)果。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子(zi)，它们不参与任何其他(tā)的电磁作用(yòng)，只通过引力来(lái)相(xiāng)互(hù)作用。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的(de)实(shí)际证据(jù)。这种粒子到底是什么(me)？科(kē)学家(jiā)们已经提出(chū)了数(shù)十(shí)种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目标粒(lì)子(zi)所需要(yào)的实验方(fāng)式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸(mō)不(bù)到，几乎(hū)不(bù)会与常(cháng)规物(wù)质相互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经进行(xíng)了(le)超过50次的实验，却没有任何(hé)实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大(dà)利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着地球上最大(dà)的(de)地学实验(yàn)室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层(céng)楼高(gāo)的探测(cè)器，一(yī)直(zhí)致(zhì)力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科(kē)学家声称(chēng)观测到(dào)了(le)某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值(zhí)，然后在11月(yuè)降到(dào)最低，而且在20年当中每年都(dōu)是(shì)一样。一(yī)些科学家认为这可能是人(rén)类发现暗物(wù)质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期(qī)性的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味着(zhe)我们(men)也(yě)在以这(zhè)样的速度在穿越着暗(àn)物(wù)质流(liú)，这(zhè)个过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振荡，同(tóng)时地(dì)球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地(dì)球围(wéi)绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的(de)方扣你几哇日语什么意思 扣你几哇撒由那拉是什么歌向(xiàng)是一致的，而(ér)另外半年(nián)则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中，太(tài)阳系相对(duì)银(yín)河系的平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性(xìng)。

因(yīn)此(cǐ)科(kē)学家认为这(zhè)可以用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号(hào)。当(dāng)然(rán)也可能有其(qí)他的(de)情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差(chà)异也可(kě)能是温度、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的(de)水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的数量也符合这个周期的(de)规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一(yī)个几乎(hū)相同的实(shí)验室，这(zhè)里的季节与之前的(de)实验室(shì)正好(hǎo)相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物(wù)质流(liú)的运动特(tè)征和第(dì)一个实验室是(shì)一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有(yǒu)力的(de)证据(jù)了(le)。但是由(yóu)于这个实验室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器(qì)提供的视野是(shì)哈(hā)勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的用途(tú)就是探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测的(de)结(jié)果，我(wǒ)们只能(néng)拭目(mù)以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进化(huà)的一个(gè)重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一(yī)理(lǐ)论得(dé)到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应创造生命。扣你几哇日语什么意思 扣你几哇撒由那拉是什么歌当然，这(zhè)些推论(lùn)的大前提(tí)是要先(xiān)找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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