宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的(de)？为何会存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物(wù)质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的证据，科(kē)学家们(men)在过去的(de)几十(shí)年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但是却(què)没有发现任何(hé)的(de)有效证(zhèng)据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书(shū)中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规(guī)律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们(men)发(fā)现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了(le)海王星的存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力定律所取(qǔ)得重大天文(wén)成就的例子。但是这(zhè)些发(fā)现都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的(de)尺度当(dāng)中，可当我们(men)上升到星系或者是星(xīng)团的尺度，事情(qíng)就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研(yán)究(jiū)和测量后(hòu)发星系团的质量。这是(shì)一个由(yóu)数千个星系(xì)所组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这些(xiē)星系(xì)被引力(lì)束(shù)缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般(bān)会使用(yòng)到两种(zhǒng)方法，当(dāng)两种方法结果一(yī)致，就可(kě)以(yǐ)确定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第一(yī)种是(shì)获得(dé)其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测量各个星系的光度。

第(dì)二种(zhǒng)是动力学(xué)质量的计算，是(shì)利用光谱红(hóng)移(yí)测量星系(xì)团中的(de)各个(gè)星(xīng)系相对于星系团的运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威(wēi)基(jī)彻(chè)底懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味(wèi)着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以可(kě)见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量(liàng)速度的过程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星系的速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产(chǎn)生(shēng)的引力是(shì)无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星不动声色的意思是什么解释，不动声色的意思是什么(最佳答案)系(xì)团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用(yòng)，这种力量(liàng)来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对这(zhè)样的(de)一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才(cái)再(zài)一次出现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福(fú)特(tè)在观测仙(xiān)女座星系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论(lùn)上(shàng)来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道(dào)上的运(yùn)行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却让人感到不可思议(yì)。

随(suí)着与中心距离(lí)的(de)增加，恒星的(de)旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持不(bù)变。可(kě)是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学家(jiā)们(men)会(huì)使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗(àn)物质(zhì)的存(cún)在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上(shàng)气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果出现(xiàn)异(yì)常(cháng)的(de)结(jié)果(guǒ)，就认为是由暗物质的力量(liàng)进入其(qí)中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更(gèng)远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们(men)的旋转速度并不符合牛(niú)顿的(de)力(lì)学定律。我们(men)的太阳系也(yě)不例(lì)外，太阳系(xì)位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力(lì)定律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实(shí)际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的(de)原因很可能就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我们(men)看不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的(de)存在。科学家(jiā)根据星系(xì)外恒星轨道的速度(dù)，估(gū)算在星系当中暗物质的质量占整个星(xīng)系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可(kě)以解(jiě)释这个现象的原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会(huì)出现速度上的微(wēi)小差(chà)异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银(yín)河系(xì)不(bù)多，但是星系当中存在(zài)的恒星数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就会(huì)分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先(xiān)进的(de)望远镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学(xué)定律来解释的。那么又有人(rén)提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成这些(xiē)现象的(de)除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类(lèi)对(duì)引力的理解(jiě)还不(bù)够全面，引(yǐn)力很可能在(zài)不同尺度(dù)空间(jiān)中的工(gōng)作方式是(shì)不同的，这意味着在(zài)行星系尺度中的天(tiān)体会沿着(zhe)它们的(de)轨道，按(àn)照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上升到星(xīng)系和(hé)星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作用则是(shì)不同的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在数(shù)百万光年的规模上(shàng)，巨大的(de)质量(liàng)之间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的物(wù)理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所(suǒ)组(zǔ)成，类似这样的星(xīng)团，它们大部(bù)分(fēn)的(de)普(pǔ)通质(zhì)量都在星系的气体(tǐ)当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的(de)相互作用就会导致温(wēn)度的急(jí)剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大(dà)部分的质(zhì)量将位于所有这(zhè)些气体(tǐ)所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它的质(zhì)量区域(yù)到底是不是集(jí)中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以(yǐ)明显地(dì)看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超(chāo)级(jí)巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的(de)引(yǐn)力，会使(shǐ)身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力(lì)透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是(shì)暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子(zi)弹星(xīng)系(xì)团观测(cè)的(de)时候，发(fā)现它的大质量区(qū)域(yù)并(bìng)不(bù)是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗(àn)物(wù)质则直接通过了(le)这个(gè)区域(yù)，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为是暗物质存在(zài)的迄今为(wèi)止最好的理论(lùn)证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可(kě)以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同性的微波辐(fú)射(shè)。其中红色的部分(fēn)表示温度较高(gāo)的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但实际(jì)上(shàng)它们之(zhī)间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图(tú)像进行连通域提取(qǔ)和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样的(de)，而(ér)随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的(de)幅度会(huì)减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背(bèi)景辐射(shè)的测量值，我们需要的(de)暗物质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所需要的暗物(wù)质比例是(shì)一致(zhì)的。这就(jiù)意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种类(lèi)型的粒(lì)子，它(tā)们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来(lái)相(xiāng)互作用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了(le)暗物(wù)质存在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们(men)已经提(tí)出了(le)数十种的假想(xiǎng)目标，而(ér)要(yào)不动声色的意思是什么解释，不动声色的意思是什么(最佳答案)寻找这些(xiē)不(bù)同的目标粒子所需(xū)要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了(le)寻找这(zhè)些(xiē)看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的(de)“暗物质”，科学(xué)家们已(yǐ)经(jīng)进行(xíng)了超过50次(cì)的实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学(xué)实(shí)验(yàn)室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高(gāo)的探测(cè)器(qì)，一(yī)直致(zhì)力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的(de)科(kē)学家声(shēng)称观(guān)测到了(le)某种(zhǒng)信号。经过(guò)了20多(duō)年的数据(jù)收集，人们发现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是(shì)一样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学家认为这可能(néng)是人类(lèi)发(fā)现(xiàn)暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳(yáng)系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系进(jìn)行移动，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的(de)方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到(dào)完(wán)全(quán)一致，这是理论(lùn)上地(dì)球穿越(yuè)暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银河(hé)系的(de)平(píng)面(miàn)呈(chéng)现了(le)60度(dù)的(de)倾斜(xié)，但是这并(bìng)不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来解(jiě)释，研(yán)究人员们所观测(cè)到的周期性(xìng)信号(hào)。当然也(yě)可能(néng)有其(qí)他(tā)的情况，造成这种年度周期(qī)信号的差(chà)异也可(kě)能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合(hé)这个(gè)周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建立了(le)一个几(jǐ)乎相(xiāng)同(tóng)的实验室，这里的季节与之前的(de)实验室(shì)正(zhèng)好(hǎo)相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动特征和(hé)第一(yī)个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在(zài)这里(lǐ)可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物(wù)质(zhì)所存(cún)在的非常有力的(de)证据了。但(dàn)是由于这个(gè)实(shí)验室(shì)刚刚建(jiàn)成不(bù)久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空(kōng)望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼(màn)太空望远镜其中一(yī)个关键的(de)用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯(sī)特芬(fēn)研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它们(men)极有可能(néng)拥(yōng)有另(lìng)一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质效应，会支(zhī)持(chí)宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说(不动声色的意思是什么解释，不动声色的意思是什么(最佳答案)shuō)是生命进化(huà)的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意(yì)味(wèi)着人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行星上(shàng)，暗物(wù)质正在(zài)通过这(zhè)样的(de)效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前(qián)提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我更(gèng)新(xīn)的(de)动力(lì)！

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