宇宙是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学(xué)家们(men)在过去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当中(zhōng)进行了超过50次的(de)长期实验，但是(shì)却(què)没有发现任(rèn)何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运动的规律。往后的几百年来，当天文(wén)学家们发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道(dào)出现(xiàn)异常(cháng)，不(bù)符(fú)合万有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定(dìng)有未知的天体通过引(yǐn)力在摄(shè)动它(tā)的(de)轨道(dào)。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现都是(shì)应用(yòng)万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)所取得(dé)重(zhòng)大天文(wén)成就(jiù)的例子。但(dàn)是这些发现都(dōu)是(shì)在恒星系统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当我们上升(shēng)到(dào)星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测量(liàng)后发(fā)星系团的质(zhì)量(liàng)。这是(shì)一个由数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚(fù)在一(yī)起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量(liàng)一(yī)般会使用到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光(guāng)度(dù)学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力(lì)学(xué)质量的(de)计算(suàn)，是利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系(xì)团中(zhōng)的各个星系(xì)相对于星系团的运(yùn)动速(sù)度。当(dāng)测量结果出(chū)来之(zhī)后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意味(wèi)着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失(shī)了(le)，或(huò)者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光的(de)形式所存在(zài)，我们无法看(kàn)到。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程中，兹(zī)威基(jī)发现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些(xiē)可见星系的(de)质量所产生的引力是无法将它(tā)们束(shù)缚(fù)在星系团内的，它们(men)早就应该被(bèi)抛出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘的力量在起(qǐ)作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出了这样部分不可(kě)见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大(dà)部(bù)分(fēn)的质量(liàng)。只是当(dāng)时(shí)的人们对这样的一种说(shuō)法不屑一(yī)顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却让人(rén)感到不(bù)可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可(kě)是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基(jī)于这(zhè)种现象(xiàng)，科学(xué)家们(men)会使用一种相对标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋(xuán)转速度(dù)。如(rú)果出现异常的(de)结果，就(jiù)认为是由暗物(wù)质的力量进入(rù)其(qí)中。

于(yú)是(shì)科学家们(men)通过(guò)射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距(jù)离星系中心更远距离(lí)的氢(qīng)元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)并不符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太(tài)阳系(xì)位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年(nián)，根据(jù)万有引力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的(de)运(yùn)行速度应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么(me)产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加速度(dù)的原因很可能就是存在着一种我(wǒ)们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力(lì)效应将(jiāng)星系(xì)聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度(dù)，估算在(zài)星系当中暗物质的(de)质(zhì)量(liàng)占整个星系质量(liàng)的85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是唯(wéi)一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学(xué)家(jiā)们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度(dù)上的微小差(chà)异(yì)。另(lìng)外，天文学(xué)家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小(xiǎo)和银河系不多(duō)，但是星系当中存(cún)在的恒星数(shù)量(liàng)却只有银河系的千分之(zhī)一(yī)。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家(jiā)们(men)使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小(xiǎo)时(shí)的(de)详细测量之后，发(fā)现星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力(lì)学(xué)定(dìng)律来(lái)解(jiě)释的(de)。那么(me)又有人提出(chū)，也(yě)许该星系的暗(àn)物(wù)质，已经被附(fù)近的(de)另一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物(wù)质的假说之外，另一种可能就是(shì)人类对引力的理(lǐ)解(jiě)还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可能(néng)在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的，这(zhè)意味着在行星(xīng)系尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们(men)的轨道(dào)，按(àn)照我们(men)所理解的方式运动。但是上升到(dào)星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用(yòng)则是不同的(de)方式。对于在星系团之(zhī)间的相互作用，科学(xué)家还引入(rù)了外(wài)部场效(xiào)应的概念(niàn)，指的(de)是(shì)在数(shù)百(bǎi)万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要(yào)对(duì)现在(zài)的物理定律进(jìn)行修正，这些发现也让很多人(rén)认(rèn)为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹(dàn)星系团，由(yóu)两个(gè)碰撞的(de)星系团所组成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普(pǔ)通质量都在星系的(de)气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞(zhuàng)的(de)时候(hòu)，星际气体的相互作(zuò)用(yòng)就会导致温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系团大部(bù)分(fēn)的(de)质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我们(men)通过什么来验证它的质量区(qū)域到底是(shì)不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传(chuán)回(huí)了(le)宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们可(kě)以明显地(dì)看到很(hěn)多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和(hé)我(wǒ)们地球上的观(guān)测(cè)者之间。被(bèi)一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东(dōng)西(xī)的引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生(shēng)了扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就是引(yǐn)力透(tòu)镜效(xiào)应。这个巨大的天体(tǐ)可能(néng)是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的大质量区域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是(shì)在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团发生全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了(le)中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过了这个(gè)区域(yù)，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系(xì)团(tuán)的引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜研究也(yě)被认为是(shì)暗(àn)物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还(hái)有来(lái)自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过(guò)了130多(duō)亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空(kōng)间(jiān)背(bèi)景上留下(xià)了各相同性的微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较(jiào)冷的区(qū)域，但实(shí)际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家(jiā)们(men)通(tōng)过对(duì)前景背景分(fēn)离后(hòu)的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标(biāo)记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不应(yīng)该是(shì)这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起(qǐ)来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配(pèi)宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我们需要(yào)的暗(àn)物(wù)质大约是普(pǔ)通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星(xīng)系(xì)当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单(dān)的理(lǐ)论框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物(wù)质的本(běn)质就是宇宙当中(zhōng)存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不参与任何(hé)其他的电磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来相互(hù)作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就(jiù)相(xiāng)当(dāng)于找到了暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科(kē)学家们已经提(tí)出(chū)了(le)数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不(bù)同的(de)目标(biāo)粒子所需要(yào)的实验方式也不相同(tóng)。在(zài)过去的几十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻(xún)找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质(zhì)相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗(àn)物(wù)质(zhì)粒子的(de)周期(qī)性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了(le)一(yī)个有趣的事情。探测率会在每(měi)年(nián)的6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在11月降到(dào)最低(dī)，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一(yī)些科学家(jiā)认为这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为(wèi)什么暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性(xìng)的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行(xín高中毕业时一般都多大年龄啊 高中毕业属于什么学历g)移动，那么(me)如果暗物质存(cún)在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度围(wéi)绕太阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银(yín)河(hé)系的方向是一(yī)致(zhì)的(de)，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的(de)方向正好达到完全一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最(zuì)慢(màn)值。尽(jǐn)管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的平面呈现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所(suǒ)观(guān)测(cè)到的(de)周期性信号。当然也可能有其他的(de)情况(kuàng)，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的数量(liàng)也(yě)符合这(zhè)个周期的(de)规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室，这里的(de)季(jì)节(jié)与之前的实验室(shì)正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质(zhì)流(liú)的运动(dòng)特(tè)征(zhēng)和第一个(gè)实验室是一样的(de)。

因此(cǐ)，如果在(zài)这里可以得到相同的信号(hào)，就可以成为暗物(wù)质所(suǒ)存在的(de)非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器(qì)的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其(qí)中一个关键的用(yòng)途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物质存在(zài)，它们极有可能(néng)拥有另(lìng)一种神(shén)秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的(de)诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化(huà)的(de)一个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到(dào)进一步的证实，那高中毕业时一般都多大年龄啊 高中毕业属于什么学历么遍(biàn)布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人(rén)类并不孤单(dān)呢？或(huò)许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些(xiē)推论的(de)大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更(gèng)新的动(dòng)力！

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