宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科(kē)学无法解释的“暗物质”？暗物(wù)质(zhì)又究竟是(shì)什(shén)么？人类小说中反复的作用和表达效果，反复的作用和表达效果答题格式为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科(kē)学家们在过去的几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学(xué)数(shù)学原(yuán)理一(yī)书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的(de)几百年(nián)来，当天(tiān)文学家们(men)发现某(mǒu)些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合(hé)万有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)的时(shí)候，他们就会(huì)知(zhī)道，周围(wéi)一定有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力(lì)在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推(tuī)算并(bìng)且发现了海(hǎi)王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到(dào)星(xīng)系或者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变(biàn)得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和(hé)测量(liàng)后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团，这(zhè)些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量星系团的质量一(yī)般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一(yī)致，就可以确定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需要的数据是测量各个(gè)星系(xì)的光度。

第二(èr)种是动力学质量的计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系(xì)团中的各(gè)个星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量结(jié)果出(chū)来之后(hòu)，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质量(liàng)”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座(zuò)星(xīng)系团有(yǒu)99%的(de)质量(liàng)消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在(zài)，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡异的是，在测量速(sù)度的(de)过程中，兹威(wēi)基发现星(xīng)系(xì)团中很多星系的(de)速度(dù)比(bǐ)理论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的(de)质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内(nèi)的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之外(wài)了(le)，除非有一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来(lái)源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出(chū)了(le)这(zhè)样部分不可(kě)见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时(shí)的人们对(duì)这样的一种说(shuō)法不(bù)屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运动(dòng)。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却(què)让(ràng)人感到(dào)不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保持不(bù)变。可(kě)是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系(xì)当中如果没有足(zú)够(gòu)大的质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这(zhè)些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们(men)会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对(duì)标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗物质的(de)存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量星(xīng)系当中气体在X轴(zhóu)上距离(lí)星(xīng)系中心的(de)距(jù)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，就认为是由暗物质的(de)力量(liàng)进入其中。

于(yú)是科学(xué)家(jiā)们通(tōng)过射(shè)电望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符(fú)合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外(wài)，太阳(yáng)系(xì)位于银(yín)河系的第三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕银河系旋转，这(zhè)个实(shí)际速度远(yuǎn)远大(dà)于(yú)理论速度，那(nà)么产生以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可能就是存在(zài)着一种我们(men)看不到的物(wù)质，是这些暗(àn)物质(zhì)的(de)引力效应(yīng)将星(xīng)系聚(jù)集在了(le)一(yī)起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质(zhì)的存在。科学家(jiā)根据星系外(wài)恒(héng)星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质(zhì)量占(zhàn)整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一可以解释这个现象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新的研究当中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几乎(hū)没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了(le)一个(gè)反常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和(hé)银河系不多，但是星(xīng)系当中存(cún)在的恒(héng)星数量却(què)只有银河系的(de)千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星系(xì)必须存在暗物质(zhì)，否(fǒu)则(zé)就(jiù)会分(fēn)崩离(lí)析(xī)。但是科学(xué)家(jiā)们使用(yòng)最(zuì)先进的(de)望远镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的(de)。那么(me)又(yòu)有人提出，也许该星系的暗(àn)物(wù)质，已(yǐ)经被附近的(de)另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星系(xì)存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类(lèi)对引力的理解还(hái)不(bù)够全面(miàn)，引力很可能在不(bù)同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作(zuò)方(fāng)式是不同(tóng)的，这(zhè)意(yì)味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿(yán)着它们的(de)轨道，按照我们(men)所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团(tuán)的尺度，引力(lì)之(zhī)间的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用(yòng)则是不(bù)同的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念(niàn)，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨(jù)大的质(zhì)量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意味着我(wǒ)们需要对(duì)现(xiàn)在的物理定律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很(hěn)多(duō)人认为(wèi)暗物质假说理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存(cún)在(zài)的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团(tuán)，它(tā)们大部(bù)分的普通质量都在(zài)星系(xì)的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公(gōng)里(lǐ)/小时(shí)发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互作用(yòng)就会(huì)导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大(dà)部分的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些气体所在的(de)中间区域。那么我们通过(guò)什么(me)来(lái)验证它(tā)的质(zhì)量区(qū)域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第(dì)一张(zhāng)全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可(kě)以明显地看到很多星系似乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了(le)巨大的形变。其实这些星系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球上(shàng)的观测者之间。被(bèi)一个质量(liàng)超级巨大的(de)天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可能(néng)是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间(jiān)，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法就是(shì)当(dāng)星团发生(shēng)全部(bù)的(de)碰撞时，可被观(guān)测到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗物(wù)质则直接通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对(duì)子(zi)弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也(yě)被认为(wèi)是(shì)暗(àn)物质存(cún)在(zài)的迄今为止最好(hǎo)的(de)理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见光终于(yú)可(kě)以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了(le)130多亿年之后，这些光(guāng)在(zài)宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相(xiā小说中反复的作用和表达效果，反复的作用和表达效果答题格式ng)同性的微波(bō)辐(fú)射。其(qí)中(zhōng)红色的部分表示温度(dù)较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域(yù)，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景背景分(fēn)离后的(de)二值图(tú)像进行连通(tōng)域提(tí)取和标(biāo)记之(zhī)后发(fā)现，如果宇宙(zhòu)当中(zhōng)没(méi)有暗物质，图(tú)形(xíng)看(kàn)起来不应(yīng)该是这样(yàng)的(de)，而随(suí)着暗(àn)物质的增加，一些峰值的(de)幅度会减小，才(cái)变(biàn)得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量(liàng)值，我们需(xū)要的(de)暗物质大约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字与解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意(yì)味(wèi)着。

用(yòng)了一个简单的理论框架，就很(hěn)好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观(guān)测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在着某种类型的粒子(zi)，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过(guò)引力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据(jù)。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已(yǐ)经提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的(de)目标粒(lì)子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几(jǐ)十(shí)年当中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物质相互(hù)作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除(chú)了(le)一个地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索(suǒ)山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的地下(xià)矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏(cáng)着(zhe)地球上最大的(de)地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三(sān)层楼高的(de)探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗(àn)物质粒(lì)子的(de)周期(qī)性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的(de)科学(xué)家声(shēng)称观测到了(le)某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数(shù)据收集(jí)，人们发现了一个有(yǒu)趣的(de)事(shì)情(qíng)。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且(qiě)在20年当中每年(nián)都是(shì)一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类发现暗物(wù)质的第一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进(jìn)行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也在以这(zhè)样的(de)速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年(nián)的(de)时间，地球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向与太(tài)阳环绕(rào)银河系的(de)方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的(de)方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流(liú)最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最(zuì)慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的(de)倾斜(xié)，但是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可以用来解释，研(yán)究(jiū)人员(yuán)们所(suǒ)观测(cè)到的(de)周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周(zhōu)期信号的差(chà)异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游客的数量也(yě)符合(hé)这个周(zhōu)期的规律。

所(suǒ)以，科(kē)学(xué)家(jiā)们又在南(nán)半(bàn)球(qiú)建立了(le)一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的季(jì)节与之前的实验(yàn)室(shì)正好(hǎo)相反，而在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第(dì)一个(gè)实验室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成(chéng)为暗物质所存在的(de)非常有力的证据了(le)。但是由于这个(gè)实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相(xiāng)应的(de)数(shù)据支(zhī)持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望(wàng)远镜其中一个关(guān)键的用途就是(shì)探索暗物(wù)质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结果，我们(men)只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学(xué)家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特(tè)芬(fēn)研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘(mì)的效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生命的(de)诞生(shēng)，或者说(shuō)是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理(lǐ)论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的(de)行星上，暗物质正在(zài)通(tōng)过这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大(dà)前提是(shì)要先找到(dào)暗物质(zhì)存(cún)在的实际证(zhèng)据(jù)。那么小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗物质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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