宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什(shén)么(me)？人(rén)类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的(de)证据，科(kē)学家们在过去的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中进行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实(shí)验，但是却(què)没(méi)有发(fā)现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一(yī)个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的(de)规律(lǜ)。往(wǎng)后(hòu)的(de)几(jǐ)百年(nián)来，当天文学(xué)家们发(fā)现某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定(dìng)律的时候(hòu)，他们(men)就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引(yǐn)力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了(le)海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是(shì)应用万有(yǒu)引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的例子。但是(shì)这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)都(dōu)是(shì)在(zài)恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可(kě)当(dāng)我们(men)上升到星(xīng)系或(huò)者是星团(tuán)的尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在研究和测量后(hòu)发星系(xì)团的质(zhì)量。这(zhè)是一(yī)个由数千个星(xīng)系所组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚在(zài)一(yī)起。测量(liàng)星系团的质量一般(bān)会使用到两(liǎng)种方法，当两种方法结果(guǒ)一(yī)致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个星系(xì)的(de)光度。

第二种是动(dòng)力(lì)学质量的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团(tuán)中(zhōng)的各个星系(xì)相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速(sù)度。当(dāng)测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发(fā)座(zuò)星(xīng)系团有99%的质量消失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见光的形式(shì)所存(cún)在，我们无法看到。最诡异(yì)的(de)是，在测量速(sù)度的(de)过程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系的(de)速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可(kě)见星系的(de)质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无(wú)法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了(le)，除(chú)非有一种神秘的力(lì)量在起作(zuò)用，这种力量(liàng)来(lái)源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物(wù)质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提(tí)出了(le)这样部分不可见的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才(cái)再(zài)一次(cì)出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人感到(dào)不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是(shì)根据牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律，在星系当中如笑话的拼音怎么写，玩笑的拼音果(guǒ)没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学(xué)家们会使用一种相对(duì)标准的(de)方法来解释(shì)暗物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是(shì)测量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度。如(rú)果出现异常的(de)结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质的(de)力量(liàng)进入其中。

于(yú)是科(kē)学(xué)家们通过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转速度(dù)并不符合牛(niú)顿的(de)力学定律。我们的(de)太阳系(xì)也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据(jù)万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳(yáng)系(xì)正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕银(yín)河系旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度的原(yuán)因很可能就是(shì)存在着(zhe)一(yī)种我(wǒ)们看不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物质的引力(lì)效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来(lái)越多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质(zhì)量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在(zài)一项新的(de)研究当中，科学(xué)家(jiā)们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之(zhī)间(jiān)，也(yě)会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系不多，但(dàn)是星系(xì)当中存在的恒星数量却(què)只有银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们(men)使(shǐ)用(yòng)最先进的望远(yuǎn)镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星系(xì)中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经(jīng)被附近的(de)另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它(tā)的(de)附(fù)近没有任何(hé)星系存在(zài)。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可(kě)能(néng)就是人(rén)类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的(de)工作方式是(shì)不同的(de)，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿(yán)着它们的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但(dàn)是(shì)上升到星系和星团的尺度，引力之间的(de)相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在(zài)星系(xì)团之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了外部场效应(yīng)的概念，指的(de)是(shì)在数(shù)百万光年的(de)规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的(de)效(xiào)果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我们需(xū)要对现在(zài)的物理定律(lǜ)进行(xíng)修正(zhèng)，这些发现也(yě)让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗(àn)物质存在的(de)其他的(de)理论证据，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团(tuán)所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的普(pǔ)通质(zhì)量(liàng)都在星(xīng)系(xì)的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时(shí)候(hòu)，星际气体的相互(hù)作用就会导致(zhì)温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大(dà)幅降低。所以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大(dà)部分的质量(liàng)将位于所有(yǒu)这些气体所在的中间(jiān)区域。那么(me)我们通过什么来验(yàn)证它的质(zhì)量区域到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太(tài)空望远镜传回(huí)了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在(zài)照片中我们(men)可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些星系(xì)本身并不(bù)是真的(de)被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了(le)什(shén)么(me)问题，而是(shì)这样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球上的(de)观测者之间。被(bèi)一(yī)个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质(zhì)量的东西的(de)引(yǐn)力，会(huì)使身后更遥远星系(xì)的光都发(fā)生了扭曲。这个现(xiàn)象就(jiù)是引力透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大的天体可能(néng)是超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物(wù)质。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星系团(tuán)观(guān)测的时(shí)候，发现它的大质量区(qū)域并(bìng)不是在(zài)中间，而是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释(shì)方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在(zài)了中间，暗物质(zhì)则(zé)直接通(tōng)过(guò)了这个(gè)区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力(lì)透镜研究也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇(yǔ)宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可(kě)见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中红色的(de)部分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷的(de)区域，但实际(jì)上它们之间(jiān)的(de)温差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值(zhí)图像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一(yī)些(xiē)峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的(de)暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数(shù)字与(yǔ)解释星笑话的拼音怎么写，玩笑的拼音系当中恒星运动所需要的(de)暗物质比例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了(le)一个(gè)简单(dān)的(de)理论框架(jià)，就很好地解释(shì)了很(hěn)多不同的观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不(bù)参与任(rèn)何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来(lái)相互作用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗(àn)物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)的(de)实际证据。这(zhè)种粒子到底是(shì)什么？科学(xué)家们已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的假想目(mù)标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的(de)实(shí)验方(fāng)式(shì)也(yě)不相同。在过去的(de)几(jǐ)十年当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎(hū)不会与常规(guī)物(wù)质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗(àn)物(wù)质”，科学家(jiā)们已经进行了超过(guò)50次的实验，却(què)没有任何实质性(xìng)的发现，除了一(yī)个地(dì)方，意大利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿(ā)尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上(shàng)最大(dà)的(de)地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的探测器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信(xìn)号。经(jīng)过了(le)20多(duō)年的数(shù)据收集，人们(men)发现了一个有趣的(de)事情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家(jiā)认为这可(kě)能(néng)是人(rén)类发现暗物质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么(me)暗物质会产(chǎn)生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那(nà)么如果暗物质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也在以这样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个(gè)过程中(zhōng)会(huì)产生相应的振荡，同(tóng)时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半年(nián)的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕(rào)银(yín)河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)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，这(zhè)是理论(lùn)上(shàng)地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到(dào)了最慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的情(qíng)况中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论(lùn)的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为(wèi)这可(kě)以用来解释(shì)，研究人(rén)员们所观测到的(de)周期(qī)性信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其(qí)他(tā)的(de)情况，造(zào)成这种年度周期信号的差异(yì)也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的(de)数量(liàng)也符合(hé)这个周期(qī)的规律。

所以，科(kē)学家们(men)又在(zài)南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同的(de)实验室，这里的季(jì)节与(yǔ)之前的实验室正好相反(fǎn)，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物质流的(de)运动特征和第一个实验室是(shì)一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可以得到(dào)相同的信号，就可以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力的证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无(wú)法提(tí)供(gōng)相应的数据支(zhī)持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的(de)视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯(sī)罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗(àn)物(wù)质背后的(de)奥(ào)秘，对于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只能(néng)拭(shì)目以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理(lǐ)中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研(yán)究发(fā)现，如果暗物质存(cún)在，它们(men)极有可能拥有(yǒu)另(lìng)一种神秘(mì)的效应，这种暗(àn)物(wù)质效应(yīng)，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进(jìn)化的(de)一个重要因素。

如(rú)果这(zhè)一理论得(dé)到进一步的证实(shí)，那(nà)么遍布(bù)宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的(de)行星(xīng)上，暗物质(zhì)正在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要(yào)先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更新的动力(lì)！

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