宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的(de)？为何会存在科学无法解释的(de)“暗(àn)物(wù)质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行了(le)超过50次(cì)的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却没有发现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学(xué)数学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克(kè)牛(niú)顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇宙中天体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天(tiān)体(tǐ)运行(xíng)轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们(men)就(jiù)会(huì)知道(dào)，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力(lì)在(zài)摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应(yīng)用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是(shì)在(zài)恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情就(jiù)开始(shǐ)变得诡(guǐ)异(yì)了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个(gè)由(yóu)数千个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系(xì)被引力(lì)束缚在(zài)一起。测量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第(dì)一种是(shì)获得其(qí)"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的数(shù)据是(shì)测(cè)量各个星系的光度。

第(dì)二(èr)种(zhǒng)是动力学质量的(de)计算(suàn)，是利用光谱(pǔ)红移(yí)测量星系团中的各个星系(xì)相对于星系团的运动速(sù)度。当(dāng)测量(liàng)结果出(chū)来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍(bèi)。这(zhè)意味(wèi)着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了(le)，或者说这99%的质(zhì)量(liàng)并不以可(kě)见(jiàn)光的形式所存(cún)在(zài)，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的(de)是，在(zài)测量(liàng)速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团中(zhōng)很多星系的(de)速度比理论(lùn)上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的(de)质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚(fù)在星系团内的(de)，它们早就(jiù)应该被(bèi)抛出星系(xì)团之外了，除非有一种神秘的(de)力量在起作(zuò)用(yòng)，这(zhè)种力量来源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见(jiàn)的暗(àn)质，它(tā)不(bù)发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们(men)却(què)占据着宇宙中绝(jué)大部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度(dù)就会(huì)越慢。但是他(tā)们观(guān)测的结(jié)果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增加(jiā)，恒(héng)星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在星(xīng)系当中如果没有足够大(dà)的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用一(yī)种相对(duì)标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物(wù)质(zhì)的存在，这(zhè)种方法就是测量星(xīng)系(xì)当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度(dù)并不符合(hé)牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太(浙f车牌号是哪个城市 浙J车牌号是哪个城市tài)阳系(xì)位于(yú)银河系的(de)第三悬臂之上，距离(lí)银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向心加速度(dù)的原因很可能就是存在着一(yī)种我们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多(duō)的研究人员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学家(jiā)根据(jù)星系外恒星(xīng)轨道的速(sù)度(dù)，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物质(zhì)的(de)质量占(zhàn)整个星(xīng)系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和银河(hé)系不(bù)多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在(zài)的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会(huì)分崩离(lí)析。但(dàn)是科(kē)学家们使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可以用正常的物(wù)质和力(lì)学(xué)定律来解释(shì)的。那么又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附(fù)近(jìn)没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面，引力(lì)很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方式是(shì)不(bù)同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的(de)天体会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按(àn)照(zhào)我们所理解的方式(shì)运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之(zhī)间的相互(hù)作用，科学家还引入了外(wài)部场(chǎng)效应的概念，指的(de)是在(zài)数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特(tè)殊的效果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我(wǒ)们需要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论(lùn)就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗浙f车牌号是哪个城市 浙J车牌号是哪个城市物(wù)质存在的其(qí)他(tā)的(de)理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是(shì)蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用(yòng)就会导致温度的急(jí)剧(jù)升(shēng)高(gāo)，速度大幅(fú)降低(dī)。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位于所有这些气体所在(zài)的(de)中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它(tā)的质(zhì)量区域到底是不是(shì)集(jí)中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看(kàn)到(dào)很(hěn)多星系似(shì)乎(hū)被(bèi)拉伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实(shí)这些星系本(běn)身并(bìng)不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球(qiú)上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一(yī)个质量(liàng)超级巨(jù)大的(de)天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远星系的光都(dōu)发生了(le)扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们(men)对(duì)子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方法就是当星团发生全(quán)部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的引力(lì)透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的(de)理(lǐ)论证据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当(dāng)中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了(le)各相同性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度(dù)较高的区域，蓝色则表示(shì)相对(duì)较冷的(de)区域，但实际上它们(men)之间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们(men)通(tōng)过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后(hòu)的(de)二值图像进行连通域提(tí)取和(hé)标(biāo)记(jì)之(zhī)后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起(qǐ)来不应该是(shì)这样的，而随着暗(àn)物质的(de)增加，一些峰(fēng)值的幅度(dù)会(huì)减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背景辐射(shè)的(de)测(cè)量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系(xì)当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意(yì)味着。

用了一个简单的理论(lùn)框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很好地解释了很多不(bù)同的观测(cè)结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作(zuò)用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够找到(dào)这(zhè)种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什(shén)么(me)？科学家们(men)已经提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目(mù)标粒子所需要的(de)实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十年(nián)当中，人类为了寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常(cháng)规物(wù)质相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进行了(le)超过50次的(de)实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下矿(kuàng)井当(dāng)中，藏(cáng)着地球(qiú)上最(zuì)大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物(wù)质粒子的(de)周期(qī)性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的(de)科学家声称观测到(dào)了某种(zhǒng)信号。经(jīng)过了20多年的数据(jù)收集(jí)，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每年的(de)6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到(dào)最低(dī)，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能(néng)是人类发现暗(àn)物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会产生周(zhōu)期性(xìng)的年(nián)度(dù)信号呢？刚才我们(men)讲了(le)太阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着(zhe)银河系(xì)进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方(fāng)向与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方向是一(yī)致的，而另外(wài)半年则与之(zhī)相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地(dì)球与太(tài)阳的(de)方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此科学家(jiā)认为这可(kě)以用来解(jiě)释，研究人员们所(suǒ)观测(cè)到的周期(qī)性信(xìn)号。当然也可能(néng)有其他的情况，造成这(zhè)种年(nián)度周(zhōu)期(qī)信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意(yì)大利游客的数(shù)量也符合这个周期(qī)的规律。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季(jì)节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运(yùn)动特征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同(tóng)的(de)信号，就可以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存在的非常(cháng)有力的证据(jù)了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但(dàn)它(tā)的宽视(shì)场仪器提供的视(shì)野是(shì)哈(hā)勃(bó)红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目(mù)以待(dài)了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能(néng)拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生(shēng)命进(jìn)化(huà)的一个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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