宇(yǔ)宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解(jiě)释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟是什(shén)么？人(rén)类(lèi)为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的几十(shí)年当中(zhōng)进行了(le)超(chāo)过(guò)50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运动的规(guī)律。往后的几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学家们发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道出现异(yì)常，不符合(hé)万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有(yǒu)未(wèi)知的(de)天体通过(guò)引力(lì)在摄动它的轨道。比(bǐ)如在(zài)1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通过天王星运(yùn)行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并且发现了(le)海王星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律所(suǒ)取得重大天文成(chéng)就的(de)例子。但是这(zhè)些发现都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们(men)上升到(dào)星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹(zī)威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质量。这(zhè)是一(yī)个由数(shù)千(qiān)个星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系的(de)光度。

第(dì)二种(zhǒng)是(shì)动力学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星(xīng)系团中的各个星(xīng)系相对于(yú)星系(xì)团的运动速度。当(dāng)测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或(huò)者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发(fā)现星系团(tuán)中很多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生的(de)引力(lì)是无(wú)法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们(men)早就应该被抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除非有一(yī)种神秘的力量(liàng)在起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出(chū)了(le)这样部分不可(kě)见的暗质，它(tā)不发(fā)散光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部分的质(zhì)量(liàng)。只是当(dāng)时(shí)的人们(men)对这(zhè)样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座夏洛的网主要内容50字左右，夏洛的网主要内容100字(zuò)星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却让(ràng)人感到不可(kě)思议(yì)。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的旋转速(sù)度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿(dùn)的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的(de)质(zhì)量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当中了(le)。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来(lái)解释暗物质的存在(zài)，这种方法就(jiù)是(shì)测量(liàng)星系(xì)当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的(de)距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量了(le)距离星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于银河系(xì)的第三悬臂之(zhī)上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速(sù)度(dù)的原因很可能就是存在着一种我们看不到(dào)的(de)物质，是(shì)这些暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了(le)一起(qǐ)。

也是从这(zhè)时(shí)开始，越来越(yuè)多(duō)的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根(gēn)据星(xīng)系(xì)外(wài)恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物(wù)质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这个(gè)现象的原因。在一项新的(de)研究当中，科(kē)学家们(men)发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引(yǐn)力(lì)效应的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微(wēi)小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不(bù)多，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但是科学(xué)家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来解释的。那么(me)又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已经被附近(jìn)的另(lìng)一个大星系剥离了(le)。奇怪的(de)是，它的(de)附(fù)近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的(de)除了暗物(wù)质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力(lì)的理解还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着它们(men)的轨道，按照我们(men)所理解(jiě)的(de)方式运动。但是上升到星系和(hé)星(xīng)团(tuán)的尺(chǐ)度，引(yǐn)力之间的相互作用(yòng)则是(shì)不同(tóng)的方式(shì)。对(duì)于在星系团(tuán)之间的(de)相互(hù)作(zuò)用(yòng)，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德(dé)理论成立，这意(yì)味着我(wǒ)们(men)需要对现(xiàn)在的物(wù)理定律进(jìn)行修正，这些发现也让很(hěn)多人(rén)认为暗(àn)物质假说(shuō)理论(lùn)就(jiù)此终(zhōng)结。但是(shì)在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关于暗物(wù)质存在的其(qí)他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光年(nián)的子(zi)弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的(de)星系团所组成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它(tā)们大(dà)部(bù)分的普通质(zhì)量都在(zài)星系的气体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星(xīng)际(jì)气体的相互(hù)作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的急(jí)剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大部(bù)分的(de)质量将(jiāng)位于(yú)所(suǒ)有这些(xiē)气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么(me)来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底(dǐ)是(shì)不是集中在(zài)中间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在照片(piàn)中我们可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的形变。其(qí)实这些星(xīng)系(xì)本身并(bìng)不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出(chū)了(le)什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观(guān)测者之间。被(bèi)一个(gè)质量超(chāo)级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大质(zhì)量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的光(guāng)都发(fā)生了(le)扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就是引力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子(zi)弹星系(xì)团(tuán)观(guān)测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不(bù)是在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方(fāng)法就(jiù)是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时，可被观(guān)测(cè)到的质(zhì)量(liàng)气体被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质则(zé)直接(jiē)通(tōng)过了这个区域，并在(zài)两边形成了(le)引(yǐn)力透镜。对子弹星系(xì)团的(de)引力透(tòu)镜研(yán)究(jiū)也被认为是暗物质存在的迄今为止最好的理论证据(jù)。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于(yú)可(kě)以畅通(tōng)无(wú)阻地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中了(le)。经(jīng)过了(le)130多亿年(nián)之后，这些(xiē)光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性(xìng)的微(wēi)波辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之(zhī)间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科(kē)学家们通过对前(qián)景背(bèi)景分离后的(de)二(èr)值图像进行连通域提取和标记(jì)之(zhī)后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起来不(bù)应该是这样(yàng)的(de)，而(ér)随着暗物(wù)质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射的测量值，我们(men)需(xū)要(yào)的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星(xīng)系当中(zhōng)恒星运动所需要的暗(àn)物(wù)质比(bǐ)例是一致(zhì)的(de)。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个简单的理论框架(jià)，就很好(hǎo)地解(jiě)释(shì)了很多不(bù)同(tóng)的观测结(jié)果。而暗物质(zhì)的(de)本质就(jiù)是(shì)宇宙当(dāng)中存在(zài)着某种类型的粒子，它们(men)不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以(yǐ)如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么(me)？科学(xué)家们已经提出了(le)数十(shí)种的假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的(de)实验方(fāng)式(shì)也(yě)不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了(le)寻(xún)找这些看不见、摸(mō)不到(dào)，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验(yàn)，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现，除了一个地(dì)方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最(zuì)大(dà)的地学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的(de)探测(cè)器，一直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科(kē)学家声称观(guān)测到(dào)了(le)某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一(yī)些(xiē)科(kē)学家认(rèn)为这可能(néng)是人类发现暗物(wù)质的第(dì)一个(gè)直接证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银(yín)河系进(jìn)行(xíng)移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意味着我们也在以这样(yàng)的速(sù)度在穿越(yuè)着(zhe)暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的速度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环(huán)绕银河系(xì)的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完全一(yī)致(zhì)，这(zhè)是理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢值。尽(jǐn)管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是这并(bìng)不影(yǐng)响这个(gè)理论的有效性(xìng)。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解(jiě)释，研(yán)究人员们所观(guān)测到的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也(yě)可能有(yǒu)其他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度周期信(xìn)号的差异(yì)也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至连(lián)意大(dà)利游客的数(shù)量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了一个几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与(yǔ)之前的实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的运动特征和第一个(gè)实验室是一(yī)样的。

因此，如果在(zài)这里可以(yǐ)得到(dào)相同的(de)信号，就可以成(chéng)为暗物质所(suǒ)存在的非常有力(lì)的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提(tí)供(gōng)相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的望远镜，这台(tái)太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同(tóng)，但它(tā)的(de)宽(kuān)视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用途就是(shì)探索暗(àn)物质背后的奥(ào)秘，对(duì)于(yú)探测的(de)结果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的(de)科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物质存在，它(tā)们极(jí)有可能拥有(yǒu)另一(yī)种神秘(mì)的(de)效应(yīng)，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生(shēng)命进化的一(yī)个重要因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一(yī)步的(de)证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物(wù)质会(huì)不(bù)会意味着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或许(xǔ)在(zài)宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗(àn)物(wù)质正在通过这样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前提是要先找(zhǎo)夏洛的网主要内容50字左右，夏洛的网主要内容100字到暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们(men)觉得暗(àn)物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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