宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在(zài)过去的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了(le)超过50次的长期(qī)实验(yàn)，但(dàn)是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书中(zhōng)，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来(lái)，当天(tiān)文(wén)学家们发(fā)现某些天体运行轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合(hé)万有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他们就会知道(dào)，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引人民币大写怎么写0到10，汉字大写怎么写0到10力定律所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的尺(chǐ)度当中(zhōng)，可当我们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的(de)物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威(wēi)基正在研(yán)究和测量后发(fā)星系团(tuán)的(de)质量。这是一个由数(shù)千(qiān)个星系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团，这些(xiē)星系被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团(tuán)的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结(jié)果(guǒ)一(yī)致，人民币大写怎么写0到10，汉字大写怎么写0到10就(jiù)可以确(què)定其质量的(de)范围。

第(dì)一种是获得其(qí)"光(guāng)度(dù)学(xué)的质量"，需要的数据(jù)是(shì)测量各个星系的(de)光度。

第(dì)二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用(yòng)光谱(pǔ)红(hóng)移测(cè)量星系(xì)团中的各(gè)个星系(xì)相对于星系团的运动(dòng)速(sù)度。当(dāng)测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后(hòu)发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式(shì)所(suǒ)存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹(zī)威基发现星(xīng)系团(tuán)中很多星系的速度比理论(lùn)上要快得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质(zhì)量(liàng)所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团(tuán)内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提(tí)出(chū)了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质量(liàng)。只是当时的人们(men)对这样的(de)一种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词(cí)才(cái)再(zài)一次出(chū)现。天文学家维拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离(lí)中(zhōng)心(xīn)越远(yuǎn)的(de)恒星在其轨道(dào)上(shàng)的(de)运行(xíng)速(sù)度就(jiù)会越慢(màn)。但(dàn)是他们观(guān)测(cè)的结果(guǒ)却让人感到(dào)不可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度几乎(hū)保持不(bù)变。可是根(gēn)据(jù)牛顿的万有引力(lì)定律(lǜ)，在星系(xì)当(dāng)中如果没有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方(fāng)法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气(qì)体在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的(de)距离，以及(jí)在Y轴上(shàng)气体的旋转速(sù)度(dù)。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电(diàn)望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现(xiàn)它们(men)的旋(xuán)转速度并不符(fú)合(hé)牛(niú)顿的(de)力学定律。我(wǒ)们(men)的太阳系也不(bù)例(lì)外(wài)，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米(mǐ)/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围(wéi)绕银(yín)河系(xì)旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原因很可能就(jiù)是存(cún)在着(zhe)一种我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的(人民币大写怎么写0到10，汉字大写怎么写0到10de)研究人员开(kāi)始相信暗物(wù)质(zhì)的存在。科(kē)学家根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在(zài)星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现(xiàn)象的原(yuán)因(yīn)。在一(yī)项新(xīn)的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也(yě)会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发(fā)现(xiàn)了一个(gè)反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河(hé)系不多，但(dàn)是星系(xì)当中存在的恒星数量却只有银河(hé)系(xì)的千分(fēn)之一。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其(qí)进行了40个(gè)小时的详细(xì)测量(liàng)之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用正常(cháng)的(de)物质和力(lì)学定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么又有人(rén)提(tí)出，也许该(gāi)星(xīng)系(xì)的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没(méi)有任何星系(xì)存在。造(zào)成(chéng)这些(xiē)现象的(de)除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外，另(lìng)一(yī)种可(kě)能就是人类(lèi)对引(yǐn)力的理解还不够全(quán)面，引力很可能(néng)在不同尺度空间(jiān)中的(de)工作方式是(shì)不(bù)同的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿着(zhe)它们(men)的轨道，按(àn)照我们所理解的(de)方式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团的尺度(dù)，引力之间的(de)相互作用则(zé)是不同(tóng)的方式(shì)。对(duì)于在星系团之(zhī)间(jiān)的相互作用(yòng)，科学家还引入了外(wài)部场效应(yīng)的概(gài)念(niàn)，指的是在数百万(wàn)光年的规(guī)模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这(zhè)个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意味着我们需要对现在的物理(lǐ)定律进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也让(ràng)很多(duō)人认(rèn)为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在(zài)的其他的理论证据(jù)，这些(xiē)理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年的子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团(tuán)，由两个碰撞的(de)星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用(yòng)就会导(dǎo)致温度的(de)急(jí)剧升高，速(sù)度大(dà)幅降低(dī)。所以在(zài)理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹(dàn)星系团大部(bù)分的(de)质(zhì)量(liàng)将位(wèi)于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不(bù)是(shì)集(jí)中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中第一张全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片(piàn)中我们(men)可以明显地(dì)看(kàn)到很多(duō)星系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不(bù)是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被一(yī)个质量超级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大质量的(de)东西(xī)的(de)引力，会使身(shēn)后更遥远星系(xì)的光(guāng)都(dōu)发生了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或(huò)者是暗(àn)物质。

所以当人(rén)们(men)对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发现它的(de)大质量区域(yù)并不是(shì)在中间，而(ér)是(shì)在(zài)两侧。所以最(zuì)好的(de)解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团发(fā)生全部(bù)的碰撞时，可被观测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了(le)这个(gè)区(qū)域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为是暗物质存在(zài)的(de)迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之(zhī)外，还有来(lái)自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射(shè)。其中红色(sè)的部分表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色(sè)则表示相对较冷的区(qū)域，但实际(jì)上它们之间的(de)温(wēn)差只有万分之一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前景背(bèi)景分离(lí)后的二(èr)值(zhí)图像进(jìn)行连通(tōng)域(yù)提取(qǔ)和标记之(zhī)后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度会减小，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字(zì)与解(jiě)释星系当中恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不同(tóng)的(de)观(guān)测结果。而暗物质的本质就是宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参(cān)与(yǔ)任何其他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒子的存在(zài)，就(jiù)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(kē)学家(jiā)们已经提出(chū)了数十种的(de)假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子所需要(yào)的(de)实验方式也(yě)不相(xiāng)同(tóng)。在(zài)过去的几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎(hū)不(bù)会与常(cháng)规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了超过(guò)50次(cì)的(de)实验，却没有任何实(shí)质(zhì)性(xìng)的(de)发现，除了一(yī)个(gè)地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大(dà)的地学实验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测器，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家(jiā)声称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多年的数据(jù)收集，人(rén)们发现了(le)一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每(měi)年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一些科学(xué)家认为这(zhè)可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物(wù)质(zhì)的第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为什么(me)暗物质会(huì)产生(shēng)周期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们(men)讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银(yín)河系进(jìn)行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质(zhì)存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着我们也在以这样(yàng)的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方向是(shì)一致(zhì)的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈(chéng)现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观测到的(de)周期性(xìng)信(xìn)号。当然也可能有其他的(de)情(qíng)况，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信号的差异(yì)也(yě)可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积(jī)雪，甚(shèn)至连意(yì)大(dà)利游客的数(shù)量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又在(zài)南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前(qián)的(de)实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第一个(gè)实(shí)验(yàn)室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号(hào)，就(jiù)可(kě)以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在的非常有(yǒu)力的(de)证据(jù)了(le)。但是由于(yú)这(zhè)个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至目前还无(wú)法提供相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做(zuò)“南希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器(qì)提(tí)供(gōng)的视(shì)野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一(yī)个关(guān)键(jiàn)的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物质背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒(lì)子天体(tǐ)物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究发(fā)现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步的(de)证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在通(tōng)过这样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然(rán)，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗物质存在(zài)的(de)实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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