宇宙是“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会(huì)存(cún)在(zài)科(kē)学无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么(me)？人类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学(xué)家们在过去的几十年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的(de)长期实验，但是却没有发现(xiàn)任何(hé)的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然(rán)哲学数学(xué)原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文(wén)学家们发现某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常，不符合万(wàn)有引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会知道，周(zhōu)围一定(dìng)有未(wèi)知的天(tiān)体(tǐ)通(tōng)过引(yǐn)力(lì)在摄(shè)动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王(wáng)星运行轨道(dào)的(de)异常，推算并且发(fā)现了(le)海王星(xīng)的存(cún)在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王沈阳所有中专学校名单一览表，沈阳所有中专学校名单表星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就的例子。但(dàn)是这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒星(xīng)系(xì)统的尺度当中，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星系(xì)或者(zhě)是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在研究(jiū)和测量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束(shù)缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用(yòng)到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的(de)质量"，需要的数(shù)据(jù)是测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱红移测(cè)量星系(xì)团中的(de)各(gè)个(gè)星系相(xiāng)对于星系团的运动速度。当测(cè)量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的质量消失了(le)，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光的形式所(suǒ)存在，我们(men)无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中(zhōng)很(hěn)多星系的速(sù)度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所产生的引(yǐn)力是无法(fǎ)将它们束(shù)缚在星系团内(nèi)的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当时的人们对这样(yàng)的(de)一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福(fú)特(tè)在(zài)观测仙女座星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行速度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观(guān)测的(de)结(jié)果却让人(rén)感到(dào)不可(kě)思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离的增加，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿(dùn)的(de)万有引(yǐn)力定律(lǜ)，在星系(xì)当(dāng)中如果没有足够大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的(de)方法来解释暗(àn)物质的(de)存在，这(zhè)种方法就是测量星(xīng)系当中气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系(xì)中心的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科(kē)学家们通过射电望远镜测量了(le)距(jù)离(lí)星(xīng)系(xì)中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿(dùn)的(de)力学定(dìng)律(lǜ)。我们(men)的太阳系也(yě)不例外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实际速度远远大于理论速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心加速度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存在着一(yī)种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的(de)引力(lì)效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多(duō)的研(yán)究(jiū)人员开(kāi)始相信暗物质的(de)存在。科学(xué)家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道的速(sù)度(dù)，估算在星系当中暗物质的(de)质量占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没有(yǒu)引(yǐn)力效(xiào)应的(de)遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不多(duō)，但是星(xīng)系当中存在的恒星数(shù)量却只有银(yín)河系的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用(yòng)最先(xiān)进的(de)望(wàng)远镜(jìng)对(duì)其进(jìn)行了40个小时的(de)详(xiáng)细测(cè)量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也(yě)许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另(lìng)一(yī)个(gè)大星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近没(méi)有任(rèn)何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可(kě)能(néng)就(jiù)是人(rén)类对引力的(de)理解还不够全(quán)面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同(tóng)尺度空间中(zhōng)的(de)工作(zuò)方(fāng)式是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度(dù)中的天体会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用，科学家还引入了外部场效应的(de)概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间(jiān)会产生对彼此特殊的(de)效果(guǒ)，这(zhè)个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着(zhe)我们需要对(duì)现在的物理定(dìng)律进行(xíng)修(xiū)正(zhèng)，这些(xiē)发(fā)现也让很多人认(rèn)为暗(àn)物(wù)质(zhì)假说理论就(jiù)此终结(jié)。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是(shì)蒙德(dé)理论所没(méi)法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光(guāng)年的子(zi)弹星系团，由两个碰(pèng)撞的(de)星系团(tuán)所(suǒ)组成，类(lèi)似(shì)这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分的(de)普(pǔ)通质(zhì)量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大(dà)幅(fú)降低。所以在理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位于所有这些气体所(suǒ)在的(de)中(zhōng)间区域。那么我们通(tōng)过什么来(lái)验证它的质(zhì)量区域到底是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜传回了(le)宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地(dì)看(kàn)到(dào)很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也(yě)不(bù)是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样(yàng)极(jí)遥远的(de)天(tiān)体和我们(men)地球上的观测(cè)者之间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西(xī)的引力(lì)，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的天体(tǐ)可能是(shì)超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对(duì)子(zi)弹星系(xì)团观测的时候，发现它的大(dà)质(zhì)量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释(shì)方法(fǎ)就(jiù)是当星团(tuán)发(fā)生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到(dào)的质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接(jiē)通(tōng)过了这(zhè)个区域，并(bìng)在(zài)两边(biān)形成(chéng)了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被(bèi)认为是暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了(le)。经(jīng)过了(le)130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则表示相(xiāng)对(duì)较冷(lěng)的区域，但实(shí)际(jì)上它(tā)们之间的温差只有(yǒu)万分(fēn)之(zhī)一。

科学(xué)家们通过对前景背(bèi)景分离后的二(èr)值图像进行连通域提取和标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起来不(bù)应该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗(àn)物(wù)质大约是(shì)普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释(shì)星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这(zhè)就(jiù)意(yì)味着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就(jiù)很好地(dì)解释了很(hěn)多(duō)不(bù)同的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的(de)本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒子，它们(men)不参与任何(hé)其他的电磁作(zuò)用，只通(tōng)过引力来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什(shén)么？科学家们(men)已经提出了数十(shí)种(zhǒng)的假想(xiǎng)目标，而(ér)要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的实(shí)验方式(shì)也不相同(tóng)。在(zài)过(guò)去(qù)的(de)几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了(le)寻找这些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不(bù)会与(yǔ)常(cháng)规(guī)物质相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已经进行了超(chāo)过50次的实(shí)验，却没有任何(hé)实质性的发(fā)现，除了(le)一个地方，意大利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质(zhì)粒(lì)子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的科(kē)学家声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年的数(shù)据收集(jí)，人们发(fā)现了一(yī)个有趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会(huì)在(zài)每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一(yī)些科学家(jiā)认为这可能(néng)是人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那(nà)么如(rú)果暗(àn)物质存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这个(gè)过(guò)程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一(yī)致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在(zà沈阳所有中专学校名单一览表，沈阳所有中专学校名单表i)6月(yuè)份的时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完(wán)全一(yī)致，这(zhè)是理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研究(jiū)人(rén)员(yuán)们(men)所观测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然也可(kě)能(néng)有(yǒu)其(qí)他(tā)的情况，造(zào)成这种年(nián)度周期信号(hào)的(de)差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游(yóu)客的数量也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科(kē)学家们又在南(nán)半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室，这里(lǐ)的(de)季节与(yǔ)之前的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反(fǎn)，而(ér)在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特(tè)征和第(dì)一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有力(lì)的(de)证据了。但是由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚建成不(bù)久，所以(yǐ)截至目前还无法提供(gōng)相应的(de)数据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪器提(tí)供的视野是哈勃(bó)红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的(de)科学家丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质(zhì)效(xiào)应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说(shuō)是生(shēng)命进(jìn)化的(de)一个重要因素。

如果这一(yī)理(lǐ)论(lùn)得到(dào)进一步的(de)证(zhèng)实(shí)，那么遍(biàn)布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会(huì)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(luò)的行星上，暗物质(zhì)正在(zài)通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这(zhè)些推论的大前提是要(yào)先找到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉得暗物质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新的动力！

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