宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证(zhèng)据，科学家们(men)在过去的几十年当(dāng)中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的(de)长期实验，但(dàn)是却没(méi)有发(fā)现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了一(yī)个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规律。往后的(de)几百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常，不符合(hé)万有引力定(dìng)律的时候，他们就会(huì)知道，周围一定有(yǒu)未知的(de)天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得(dé)重大(dà)天文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事(shì)情就开(kāi)始(shǐ)变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学(xué)家弗里茨兹威(wēi)基正在(zài)研究(jiū)和(hé)测(cè)量后(hòu)发星(xīng)系团的(de)质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这(zhè)些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度(dù)学(xué)的(de)质量"，需要的数据是(shì)测(cè)量各个星系的光度。

第(dì)二(èr)种是动力学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测(cè)量星系(xì)团中的各个星系相对于星系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结果(guǒ)出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的(de)形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的速度比理论上要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它们束缚(fù)在星(xīng)系团(tuán)内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系(xì)团之外(wài)了(le)，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源(yuán)于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了(le)这样部分(fēn)不可见的暗质，它(tā)不(bù)发散(sàn)光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但是它们(men)却(què)占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分(fēn)的(de)质量(liàng)。只是(shì)当时(shí)的人(rén)们(men)对这样(yàng)的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一(yī)次出现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特(tè)在观测仙(xiān)女(nǚ)座星系中(zhōng)的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心(xīn)越远的(de)恒星(xīng)在其轨道上的(de)运行速度(dù)就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人感到不(bù)可思议。

随着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变(biàn)。可是根(gēn)据(jù)牛(niú)顿(dùn)的万有引力(lì)定律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这(zhè)些外围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会(huì)使用一种相对标准的(de)方法(fǎ)来解(jiě)释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就是测量星系当中气体在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度(dù)。如果出(chū)现异常的结果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距(jù)离星系中心更远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们(men)的(de)太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行(xíng)速度应该是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这(zhè)个实(shí)际速度远远(yuǎn)大于理论(lùn)速度，那么产生(shēng)以(yǐ)上这种向心加速度的原因很(hěn)可(kě)能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的(de)引(yǐn)力效应(yīng)将星系(xì)聚(jù)集在(zài)了一起。

也是从这时(shí)开始(shǐ)，越来越多的研究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗(àn)物质的存在。科学(xué)家(jiā)根据(jù)星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当中(zhōng)暗物(wù)质的质量(liàng)占(zhàn)整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可(kě)以解(jiě)释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科(kē)学家们发(fā)现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会(huì)出现(xiàn)速(sù)度上的(de)微小差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的(de)星系(xì)，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系(xì)不多，但是星系当中存在的(de)恒(héng)星数量却(què)只有(yǒu)银河系的千(qiān)分之一。

所以在(zài)理论(lùn)上(shàng)，该星系(xì)必(bì)须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测(cè)量(liàng)之后，发现(xiàn)星(xīng)系中(zhōng)的恒(héng)星运动是可以用正(zhèng)常的物质(zhì)和力(lì)学定律来解释(shì)的(de)。那么又有人提出(chū)，也许该星系(xì)的暗物质(zhì)，已经被附近的(de)另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附(fù)近没有任何星系存在(zài)。造(zào)成这(zhè)些(xiē)现象的除(chú)了暗物(wù)质的假说之(zhī)外，另一种可能就是人类(lèi)对(duì)引力(lì)的理解还不(bù)够(gòu)全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同(tóng)尺度空间中的(de)工作方式是不同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天(tiān)体会沿(yán)着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们(men)所理解的方(fāng)式(shì)运动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力之间的(de)相互作用则是不同的(de)方(fāng)式。对于(yú)在(zài)星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还(hái)引(yǐn)入了外部场效(xiào)应的(de)概念，指的是在数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味着我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多人认为暗物质假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在的其他的(de)理论证据(jù)，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所没(méi)法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这(zhè)样的(de)星团(tuán)，它们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的质量将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所(suǒ)在的中(zhōng)间(jiān)区域。那(nà)么我们通过什么来验证它(tā)的质量区域到(dào)底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空(kōng)望远镜(jìng)传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一(yī)张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显(xiǎn)地看(kàn)到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不是真的(de)被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题，而是这(zhè)样极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球上的观测(cè)者(zhě)之间。被一个质量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是(shì)引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体(tǐ)可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系团观(guān)测的时候(hòu)，发现它的(de)大质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释(shì)方法就(jiù)是(shì)当星团发生全部(bù)的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗(àn)物质(zhì)则直(zhí)接通过了这个区(qū)域，并在两边形(xíng)成(chéng)了引力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的引力透镜(jìng)研究也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性的(de)微波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分表示(shì)温度(dù)较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相对较冷(lěng)的(de)区域，但(dàn)实际(jì)上(shàng)它(tā)们之间的温(wēn)差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景背景分(fēn)离后的二值(zhí)图像进行连(lián)通域(yù)提取和标记(jì)之(zhī)后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来(lái)不应该是这样(yàng)的(de)，而随着暗(àn)物(wù)质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微波背景辐(fú)射的测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运(yùn)动(dòng)所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的(de)理论(lùn)框架(jià)，就很好地解释(shì)了很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗(àn)物质的(de)本质就是(shì)宇宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的(de)粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力来相(xiāng)互(hù)作用。所(suǒ)以如(rú)果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存在(zài)的实际证据。这种粒子到(dào)底是(shì)什么？科学(xué)家们已经提出(chū)了数(shù)十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除(chú)了一个(gè)地方(fāng)，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子(zi)的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发现了(le)一个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月(yuè)降到最低，而且在20年当(dāng)中(zhōng)每年都是一样。一些科学(xué)家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么(me)暗(àn)物(wù)质会产(chǎn)生(shēng)周(zhōu)期性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太(tài)阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)着(zhe)银河系(xì)进行移(yí)动(dòng)，那(nà)么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以这样的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳(yáng)环(huán)绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到(dào)完全(quán)一致，这是理论上地球穿(chuān)越暗物质流(liú)最快的时(shí)段。而在11月份(fèn)，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在(zài)实(shí)际(jì)的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对银河系(xì)的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们所观测到(dào)的周期性信号。当(dāng)然也可(kě)能有(yǒu)其他的(de)情(qíng)况，造(中国四大佛山是哪些 四大佛山在哪几个省zào)成(chéng)这种(zhǒng)年度(dù)周期信号的差异也可(kě)能(néng)是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这个(gè)周(zhōu)期的(de)规律(lǜ)。

所以，科(kē)学家(jiā)们又在南(nán)半球建立(lì)了一个几乎相同的实(shí)验室(shì)，这里的季节与之(zhī)前的(de)实验(yàn)室正(zhèng)好(hǎo)相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动(dòng)特征和第(dì)一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到相同的信号(hào)，就可以成为暗物中国四大佛山是哪些 四大佛山在哪几个省(wù)质所(suǒ)存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于(yú)这(zhè)个实验室(shì)刚刚建成(chéng)不久，所以截(jié)至(zhì)目前还无法提供相应的数据(jù)支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜(jìng)，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器(qì)提(tí)供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格雷(léi)斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其(qí)中一个(gè)关(guān)键的用途就是(shì)探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验(yàn)室粒(lì)子天体物理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进化的一个(gè)重要因素。

如果(guǒ)这一(yī)理论(lùn)得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会(huì)不会意味(wèi)着(zhe)人(rén)类(lèi)并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落(luò)的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效(xiào)应(yīng)创造(zào)生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论的大前(qián)提是要(yào)先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么(me)小伙伴们(men)，你们觉得暗物(wù)质(zhì)到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是(shì)我更新的动力(lì)！

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