宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释(shì)的(de)“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什么？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在(zài)的(de)证据，科学家们在(zài)过去的(de)几十(shí)年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但(dàn)是却没有发现任何的有效证据(jù)。除了一(yī)个地方(fāng)，在1687年(nián)出版的(de)自然哲学(xué)数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们(men)发(fā)现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合万有引力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有(yǒu)未知的天体(tǐ)通过引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都(dōu)是应用万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重大(dà)天文成就的例(lì)子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学(xué)家(jiā)弗(fú)里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究和测量(liàng)后发星系团(tuán)的质量。这是(shì)一(yī)个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力束(shù)缚(fù)在一起。测量(liàng)星(xīng)系团的质(zhì)量一般会使用(yòng)到两种方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就(jiù)可以确(què)定(dìng)其质量的范围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光(guāng)度学的质量"，需要的(de)数据是(shì)测量各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是(shì)动力(lì)学(xué)质量的(de)计(jì)算，是利用光(guāng)谱红(hóng)移测量星系团中的各个(gè)星系相对于星系(xì)团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量(liàng)”的400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形(xíng)式(shì)所存在(zài)，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系(xì)的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛(niú)顿(dùn)的运动学(xué)定律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在(zài)星系团内的(de)，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来(lái)源于(yú)某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分(fēn)的质(zhì)量。只是当(dāng)时(shí)的人们对这(zhè)样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天(tiān)文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在(zài)观测仙女座星(xīng)系中的恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的(de)恒星在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测(cè)的结果却让人(rén)感到不(bù)可思议(yì)。

随着(zhe)与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变。可是根(gēn)据牛顿的(de)万有引力定律，在星系当中如(rú)果没有(yǒu)足够大的(de)质量(liàng)来吸(xī)引它们(men)，这些外围的(de)恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相(xiāng)对(duì)标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上距(jù)离(lí)星系中(zhōng)心的距(jù)离，以及(jí)在(zài)Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常(cháng)的结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是科学家们(men)通(tōng)过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离星系中心(xīn)更远距离的氢元(yuán)素，发(fā)现它们的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不(bù)符(fú)合(hé)牛顿的(de)力学定(dìng)律。我(wǒ)们(men)的太阳系(xì)也不(bù)例(lì)外(wài)，太阳(yáng)系位于银(yín)河系的第三悬臂(bì)之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进(jìn)行计算，太(tài)阳系的运(yùn)行速度(送筷子的寓意是什么,送筷子是什么意思 筷子送合作伙伴的寓意和理由dù)应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际(jì)速度远远大(dà)于理论速度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很可能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的(de)物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是(shì)从这(zhè)时(shí)开始，越来越(yuè)多的研究人(rén)员开始相信暗(àn)物质的(de)存(cún)在。科学家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不是唯(wéi)一可以解(jiě)释这个现象的原因(yīn)。在一项新的研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会(huì)出现速度上的微(wēi)小差异(yì)。另外，天文学(xué)家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。送筷子的寓意是什么,送筷子是什么意思 筷子送合作伙伴的寓意和理由这个(gè)星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当(dāng)中(zhōng)存在的(de)恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

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所以在(zài)理论(lùn)上，该星系必须存在暗(àn)物(wù)质，否则(zé)就会分崩离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进的(de)望远镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测(cè)量之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是(shì)可以用正常的物(wù)质和(hé)力(lì)学定律来解释的。那(nà)么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被(bèi)附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的(de)是(shì)，它(tā)的附近没(méi)有任何星系存在(zài)。造(zào)成这(zhè)些现象的除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一种可能就(jiù)是(shì)人类对引力的(de)理解还不够全面，引力(lì)很可(kě)能(néng)在不同尺度(dù)空间中的工(gōng)作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味着在行星系尺度(dù)中的(de)天(tiān)体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的方(fāng)式运动。但(dàn)是上升到星系和星团(tuán)的尺度(dù)，引力(lì)之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系(xì)团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科(kē)学家还引入了外(wài)部场效应的概(gài)念，指的是在数百万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨大的(de)质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这意味着(zhe)我们需要(yào)对现(xiàn)在的(de)物理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他(tā)的理论证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部(bù)分的普通质量都在星系(xì)的(de)气体(tǐ)当中。当(dāng)星团以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体(tǐ)的(de)相互作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低。所(suǒ)以(yǐ)在(zài)理(lǐ)论(lùn)上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那么我们(men)通过什么(me)来验证它(tā)的质量区域(yù)到底(dǐ)是不是(shì)集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在(zài)照片(piàn)中我们可以明(míng)显地(dì)看到(dào)很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其(qí)实这(zhè)些(xiē)星系(xì)本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这(zhè)个(gè)巨(jù)大的天体(tǐ)可能是超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或(huò)者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系(xì)团观(guān)测的(de)时候(hòu)，发现它的(de)大质(zhì)量区(qū)域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接通过了(le)这个区域，并在(zài)两边形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团(tuán)的(de)引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为(wèi)止最好的(de)理论(lùn)证(zhèng)据。

除(chú)此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐(fú)射(shè)。其中红色(sè)的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但(dàn)实(shí)际上它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景背景分(fēn)离后的二值(zhí)图像进(jìn)行连通域提取和(hé)标记(jì)之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗(àn)物质，图形(xíng)看起来不应该是这样的(de)，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需要(yào)的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不(bù)同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒(lì)子的(de)存在，就相(xiāng)当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到(dào)底是什(shén)么？科学家(jiā)们(men)已经提出(chū)了数(shù)十种的假(jiǎ)想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要(yào)的(de)实验方式(shì)也不相同。在过(guò)去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了(le)超过50次的实验，却没有任何实(shí)质性(xìng)的发(fā)现(xiàn)，除了(le)一(yī)个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的(de)地(dì)学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一(yī)个三层楼高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了(le)20多(duō)年的数据(jù)收(shōu)集，人们发现了(le)一个有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达到(dào)峰值(zhí)，然(rán)后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年(nián)当中每年(nián)都是(shì)一样。一些科(kē)学家认为(wèi)这可能是(shì)人类(lèi)发现暗物质的(de)第(dì)一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是(shì)为什么暗(àn)物(wù)质会产生(shēng)周期性的年度信(xìn)号呢？刚才(cái)我们(men)讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的(de)速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也在以(yǐ)这样的(de)速(sù)度在(zài)穿越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所(suǒ)以有半(bàn)年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系的(de)方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的(de)时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向(xiàng)正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这(zhè)是理论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管(guǎn)在实(shí)际的情(qíng)况(kuàng)中(zhōng)，太阳系相对银(yín)河系的(de)平面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度(dù)周期信号的差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的(de)积(jī)雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符合这个周期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个几(jǐ)乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实验室正(zhèng)好(hǎo)相反，而在这里，地(dì)球穿过暗(àn)物质流的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相(xiāng)同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红(hóng)外仪(yí)器(qì)的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的(de)用途就是(shì)探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它(tā)们(men)极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物(wù)质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命(mìng)进化的一(yī)个重要(yào)因素。

如果这一理论得(dé)到进一步(bù)的证实，那么遍(biàn)布宇宙当(dāng)中(zhōng)的暗物质会(huì)不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物(wù)质正在通过这样的(de)效应创造生(shēng)命。当然(rán)，这些(xiē)推论的(de)大前(qián)提是要先找到暗物(wù)质存在的(de)实际证(zhèng)据。那(nà)么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我更新的动力(lì)！

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