宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的(de)？为何(hé)会存在科(kē)学无法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年(nián)当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何的(de)有效证(zhèng)据。除了(le)一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了(le)万有引力(lì)定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规律。往后的(de)几百年(nián)来(lái)，当天文学家(jiā)们(men)发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律的时候，他们(men)就会(huì)知道，周围(wéi)一定有未知的天体通(tōng)过(guò)引力(lì)在摄(shè)动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了(le)海王(wáng)星的存(cún)在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天(tiān)文成(chéng)就(jiù)的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和测量后发星系团(tuán)的质(zhì)量。这是一个由数千个(gè)星系(xì)所组成的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星系被(bèi)引力束缚在一(yī)起。测量星(xīng)系(xì)团的质量一般(bān)会(huì)使用到两种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范(fàn)围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的(de)数据(jù)是测量(liàng)各个(gè)星系的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红(hóng)移测量星系团(tuán)中(zhōng)的(de)各个星系(xì)相(xiāng)对(duì)于星系团(tuán)的(de)运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座(zuò)星(xīng)系团有(yǒu)99%的(de)质量消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的(de)质量并不以可见光的(de)形式(shì)所(suǒ)存在，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是(shì)，在(zài)测(cè)量速(sù)度的过(guò)程中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系团(tuán)中很多星(xīng)系的速度比理论上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动学(xué)定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系(xì)的质量所(suǒ)产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚在(zài)星(xīng)系团内(nèi)的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除(chú)非有一(yī)种(zhǒng)神秘的(de)力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出(chū)了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时(shí)的人们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在(zài)观(guān)测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距(jù)离(lí)中心越(yuè)远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上(shàng)的运(yùn)行速度(dù)就(jiù)会(huì)越(yuè)慢。但是他们观测的(de)结果却让(ràng)人感到不(bù)可思(sī)议。

随(suí)着与(yǔ)中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可(kě)是根据(jù)牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律，在(zài)星系(xì)当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对标(biāo)准的方法来解释暗物(wù)质(zhì)的存(cún)在(zài)，这种方(fāng)法(fǎ)就是测(cè)量星系当中(zhōng)气体在X轴上距(jù)离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心(xīn)的(de)距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果(guǒ)出(chū)现异常的结果，就认为是由暗(àn)物(wù)质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离(lí)星(xīng)系(xì)中(zhōng)心(xīn)更远距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于理(lǐ)论(lùn)速(sù)度，那么(me)产生以(yǐ)上这种向心加速度的原(yuán)因很(hěn)可(kě)能就(jiù)是存在着一种我们看(kàn)不到的(de)物(wù)质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的(de)引(yǐn)力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨(guǐ)中国的三线城市有哪些 排名，中国的三线城市有哪些2022道的速度，估算在星系(xì)当中(zhōng)暗物质(zhì)的质(zhì)量占(zhàn)整个(gè)星(xīng)系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可(kě)以解(jiě)释这个(gè)现象的原(yuán)因(yīn)。在一(yī)项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速(sù)度上的微小差异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还发现(xiàn)了(le)一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多(duō)，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千分(fēn)之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了(le)40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动(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(rén)提出(chū)，也许该(gāi)星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经被附(fù)近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的假说之(zhī)外，另一(yī)种可能就是人类(lèi)对引力(lì)的理解还不够全面，引力很(hěn)可能(néng)在(zài)不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作(zuò)方式是(shì)不(bù)同的，这(zhè)意味(wèi)着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解的方式(shì)运动。但是上(shàng)升到星系(xì)和星团(tuán)的尺度，引力之(zhī)间的(de)相互作用(yòng)则是不(bù)同的方式。对于在(zài)星系团之(zhī)间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特殊的(de)效果，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要对(duì)现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在(zài)宇宙当(dāng)中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解(jiě)释(shì)的(de)“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞的(de)星(xīng)系(xì)团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的(de)气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候，星际气(qì)体的(de)相互作用就(jiù)会导致温度的急(jí)剧升高，速(sù)度大(dà)幅降低(dī)。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团(tuán)大部(bù)分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什(shén)么来验证(zhèng)它的(de)质量(liàng)区域到底是不(bù)是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第一(yī)张(zhāng)全彩的高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看(kàn)到很多星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身并不是真的(de)被扭曲了(le)，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者(zhě)之间(jiān)。被一个(gè)质量超(chāo)级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)就是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子(zi)弹星系团(tuán)观测的时候(hòu)，发(fā)现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以最好的(de)解释方法就是当星团(tuán)发生全(quán)部的(de)碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物(wù)质则直接(jiē)通(tōng)过中国的三线城市有哪些 排名，中国的三线城市有哪些2022了这个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了(le)130多亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图(tú)像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图(tú)形看(kàn)起来(lái)不应该(gāi)是这样的(de)，而随(suí)着暗物质的增(zēng)加(jiā)，一(yī)些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物质大约是(shì)普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字(zì)与解释星系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例(lì)是一致的(de)。这就(jiù)意(yì)味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如(rú)果能够找到这(zhè)种粒(lì)子的存在(zài)，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗物(wù)质存在(zài)的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经提出了数十(shí)种(zhǒng)的假(jiǎ)想(xiǎng)目(mù)标(biāo)，而要寻找这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找这(zhè)些看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规(guī)物质(zhì)相(xiāng)互作(zuò)用的(de)“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利(lì)的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地(dì)球(qiú)上最大的地学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找暗物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里(lǐ)的科学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份(fèn)达到峰值(zhí)，然后在(zài)11月降(jiàng)到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中每年都(dōu)是(shì)一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现(xiàn)暗物质的第(dì)一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质(zhì)会产生周(zhōu)期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)着银河系进(jìn)行(xíng)移动，那么(me)如果(guǒ)暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们(men)也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质流(liú)，这个过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向正好达到完全一致，这是(shì)理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗(àn)物(wù)质流最快的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际(jì)的情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河(hé)系(xì)的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影(yǐng)响(xiǎng)这(zhè)个理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科(kē)学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员(yuán)们(men)所(suǒ)观测到的周期性信号(hào)。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的(de)情况，造(zào)成这种年度(dù)周期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚(shèn)至(zhì)连(lián)意(yì)大利游客的(de)数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里(lǐ)的(de)季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如(rú)果在这里可以得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截(jié)至目前还无(wú)法(fǎ)提供相应的(de)数(shù)据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射(shè)一台新的望远镜，这台太空(kōng)望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格(gé)雷斯(sī)罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器(qì)提供的视野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现(xiàn)，如果(guǒ)暗(àn)物质存在(zài)，它(tā)们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当(dāng)中生(shēng)命(mìng)的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理论得(dé)到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗(àn)物(wù)质(zhì)会不会意味着人类并不(bù)孤(gū)单呢？或(huò)许在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落(luò)的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大(dà)前提是要(yào)先(xiān)找到暗物质存(cún)在(zài)的(de)实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支持是我更新的动力！

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