宇宙是“人为制(zhì)造”的？为(wèi)何(hé)会存在(zài)科学无(wú)法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的(de)证据，科(kē)学家们(men)在过去(qù)的几十(shí)年(nián)当中进行了超(chāo)过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现(xiàn)任(rèn)何(hé)的有(yǒu)效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版的自然哲学数学原理一书中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发表了万有引力定(dìng)律，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的(de)规律(lǜ)。往后的几百年来，当天文(wén)学家们(men)发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天(tiān)体通过(guò)引力在摄动它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推算(suàn)并且发现了海王星(xīng)的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但是这些(xiē)发(fā)现都是在恒(héng)星(xīng)系(xì)统的尺(chǐ)度当中，可(kě)当我(wǒ)们(men)上升到星(xīng)系(xì)或者是星团的(de)尺度(dù)，事情就开(kāi)始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千(qiān)个星系(xì)所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质(zhì)量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结(jié)果一致，就(jiù)可以确定其质量的范围(wéi)。

第(dì)一种是获得其"光度学(xué)的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的(de)光度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质量的(de)计算，是利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星(xīng)系团(tuán)中的(de)各个星(xīng)系相对于星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系(xì)团(tuán)有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所(suǒ)存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系团(tuán)内的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有一(yī)种神(shén)秘的力(lì)量在起(qǐ)作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论上(shàng)来(lái)说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结果却让人感到(dào)不可思(sī)议。

随着与中心距(jù)离的增(zēng)加，恒星的旋转速(sù)度几乎(hū)保持(chí)不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大(dà)的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现(xiàn)象，科学家们会(huì)使用一种相对(duì)标准的方(fāng)法来(lái)解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这种方法就是火车站同站换乘30分钟够吗 同站换乘麻烦吗测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离(lí)，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是(shì)科(kē)学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心更远(yuǎn)距(jù)离的(de)氢元(yuán)素，发现它(tā)们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例(lì)外，太阳(yáng)系位于银河系的第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度应该(gāi)是160千(qiān)米(mǐ)/秒，但实际上，太(tài)阳系(xì)正在(zài)以(yǐ)220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕(rào)银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际速度(dù)远远大(dà)于理论速(sù)度，那(nà)么产生以上这种向(xiàng)心(xīn)加速度(dù)的原(yuán)因(yīn)很可能就是存在着一种我们(men)看不到的物质，是(shì)这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚(jù)集(jí)在(zài)了(le)一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究人员(yuán)开始相信(xìn)暗(àn)物质的(de)存(cún)在。科学家(jiā)根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是唯(wéi)一(yī)可以解(jiě)释这个(gè)现象(xiàng)的(de)原因。在一项新的(de)研究当中，科(kē)学家们发现，几乎没(méi)有引力效应(yīng)的(de)遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的(de)微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现(xiàn)了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河系不多，但是星系(xì)当中(zhōng)存在的恒(héng)星数(shù)量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，该(gāi)星系必(bì)须存在暗物质(zhì)，否则就(jiù)会分(fēn)崩离(lí)析。但是科(kē)学家(jiā)们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测量之后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正常的(de)物质和(hé)力(lì)学定律来解(jiě)释的。那(nà)么又有人提出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另(lìng)一(yī)个(gè)大星(xīng)系(xì)剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存在。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了暗(àn)物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面(miàn)，引力(lì)很可(kě)能在(zài)不同尺度(dù)空(kōng)间中的(de)工作(zuò)方(fāng)式是(shì)不同的，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是上升到星系(xì)和星团的尺度，引力(lì)之间的(de)相(xiāng)互作(zuò)用则(zé)是不同(tóng)的方式。对于(yú)在星系团(tuán)之间的(de)相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数(shù)百万光年的(de)规(guī)模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让(ràng)很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的(de)其(qí)他的(de)理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证据是蒙(méng)德理论所(suǒ)没法(fǎ)解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样的星团，它们大部分的(de)普通质量都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相(xiāng)互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的(de)质量(liàng)区域到底是不是(shì)集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以(yǐ)明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉(lā)伸产(chǎn)生了(le)巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量的东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系(xì)的光都发(fā)生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力(lì)透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者是暗(àn)物(wù)质。

所以(yǐ)当人们(men)对(duì)子(zi)弹(dàn)星系(xì)团观测的时候，发(fā)现它的大质量区域并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是(shì)在(zài)两侧(cè)。所以最好的解释方法就是(shì)当星团发生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测到的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜。对(duì)子弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质存(cún)在的迄今为(wèi)止最好的(de)理论证据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经(jīng)过了(le)130多亿(yì)年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上留下了各(gè)相同性(xìng)的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但(dàn)实(shí)际上(shàng)它们之间的温差只有万(wàn)分之一(yī)。

科学家们(men)通(tōng)过对前景背(bèi)景分离后(hòu)的二值(zhí)图像进行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当(dāng)中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来(lái)不应(yīng)该是这(zhè)样(yàng)的(de)，而随着(zhe)暗物质的增(zēng)加，一些峰值的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释(shì)星系当(dāng)中恒星运动所(suǒ)需要的暗物(wù)质(zhì)比例是一(yī)致的(de)。这就(jiù)意(yì)味着。

用了一个(gè)简单的理论框架，就很好(hǎo)地(dì)解释了很(hěn)多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果(guǒ)能(néng)够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已经提出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目标(biāo)粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不(bù)会与常规物(wù)质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们(men)已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个(gè)地(dì)方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上(shàng)最(zuì)大的地(dì)学实验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物(wù)质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测(cè)到了某种(zhǒng)信号。经过(guò)了(le)20多年的数据收集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到(dào)最(zuì)低，而且(qiě)在20年当中每年都(dōu)是(shì)一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会产生周期性(xìng)的年度(dù)信号(hào)呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着(zhe)银河(hé)系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们(men)也在以(yǐ)这样的(de)速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中(zhōng)会(huì)产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同(tóng)时(shí)地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕太阳的方(fāng)向与太(tài)阳环绕银河系(xì)的方向(xiàng)是一致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完全一(yī)致，这是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的(de)平面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响(xiǎng)这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人(rén)员们所观测(cè)到的周期性信号。当然(rán)也(yě)可能(néng)有其他的情(qíng)况，造成这种年度周期(qī)信号的(de)差异也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也(yě)符合这(zhè)个(gè)周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流(liú)的运动特征和第一个实(shí)验室(shì)是(shì)一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的(de)非常有(yǒu)力的(de)证(zhè火车站同站换乘30分钟够吗 同站换乘麻烦吗ng)据了(le)。但(dàn)是由(yóu)于(yú)这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数据(jù)支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格(gé)雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我(wǒ)们(men)只(zhǐ)能拭目(mù)以(yǐ)待了(le)。费米(mǐ)实验室粒子天体(tǐ)物(wù)理中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特(tè)芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的效应，这种暗(àn)物质效(xiào)应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的诞生，或者说是生(shēng)命进(jìn)化的一个(gè)重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进一步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质会不会意味着(zhe)人类并不(bù)孤单(dān)呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过(guò)这样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。那么(me)小伙(huǒ)火车站同站换乘30分钟够吗 同站换乘麻烦吗伴们，你们觉得暗物质到底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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