宇宙是(shì)“人(rén)为(wèi)制造”的？为何(hé)会存在科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了(le)寻(xún)找(zhǎo)暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的证据(jù)，科学家们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了超过(guò)50次的(de)长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有发现任何(hé)的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃(āi)萨(sà)克(kè)牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运(yùn)动的规律。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现(xiàn)某些天体运(yùn)行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的(de)时(shí)候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知(zhī)的天体通过引(yǐn)力在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过(guò)天王星运行(xíng)轨道(dào)的异常(cháng)，推算并且发现了(le)海王(wáng)星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发(fā)现都是应用万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律所取(qǔ)得(dé)重(zhòng)大(dà)天文成就的(de)例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得(dé)诡异(yì)了(le)。

嘉峪关诗句最出名的句子，嘉峪关诗句名句赞美1933年(nián)，瑞士(shì)的物(wù)理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在研究和(hé)测量后(hòu)发(fā)星系团的质量。这是(shì)一个由数(shù)千个星系(xì)所组成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这些星系(xì)被(bèi)引力(lì)束缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团的(de)质量一般(bān)会使用到两种方法，当(dāng)两(liǎng)种方(fāng)法结果一致(zhì)，就可以确(què)定其(qí)质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光(guāng)度(dù)学(xué)的质(zhì)量(liàng)"，需要的数(shù)据是测(cè)量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团中的各个(gè)星系相对于星嘉峪关诗句最出名的句子，嘉峪关诗句名句赞美(xīng)系团的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量(liàng)并(bìng)不以可见光的形式(shì)所存(cún)在，我们无法(fǎ)看(kàn)到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速(sù)度的(de)过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所产生的(de)引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非有(yǒu)一种(zhǒng)神秘的力(lì)量在(zài)起作用，这(zhè)种力量来源于某种隐形的(de)物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但(dàn)是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人(rén)们对这(zhè)样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后，“暗(àn)物质”这个(gè)词才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度(dù)就(jiù)会越慢。但(dàn)是他(tā)们观(guān)测的结果却(què)让人感到不(bù)可(kě)思(sī)议。

随着(zhe)与中心距(jù)离(lí)的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释(shì)暗物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方法就(jiù)是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科学家们(men)通过射(shè)电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中心更(gèng)远(yuǎn)距离的氢元素，发现它们的(de)旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系(xì)位于银河系的第三(sān)悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运行(xíng)速度应该(gāi)是(shì)160千米/秒，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于(yú)理论(lùn)速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的(de)原因很(hěn)可能就是存在着一(yī)种我们看(kàn)不(bù)到的物(wù)质(zhì)，是这些暗物质(zhì)的引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚(jù)集在了一起。

也是从这(zhè)时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存(cún)在(zài)。科(kē)学家根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质的(de)质量占整个(gè)星系(xì)质量(liàng)的85%。但是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个(gè)现(xiàn)象的(de)原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的(de)微小差异(yì)。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存(cún)在暗(àn)物(wù)质(zhì)，否则就(jiù)会(huì)分(fēn)崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其(qí)进行了40个(gè)小时的详细测(cè)量之后(hòu)，发现星系中的(de)恒(héng)星运(yùn)动(dòng)是可以用(yòng)正(zhèng)常的(de)物质(zhì)和力学定(dìng)律(lǜ)来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近没有任何星(xīng)系存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可(kě)能就是人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力很(hěn)可(kě)能(néng)在不同尺(chǐ)度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿(yán)着它们的(de)轨道，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的方式运动(dòng)。但是(shì)上(shàng)升(shēng)到星(xīng)系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互作用则是(shì)不同的方式。对于在星系团之间的相互作用，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万光(guāng)年的规模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果(guǒ)，这个(gè)理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在(zài)的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关(guān)于暗物质(zhì)存在的其他的(de)理论证据(jù)，这(zhè)些(xiē)理(lǐ)论证据(jù)是(shì)蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子(zi)弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的(de)普通(tōng)质量都在星系的气体当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的(de)时(shí)候，星(xīng)际气(qì)体(tǐ)的相互作用就会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部(bù)分的(de)质量(liàng)将(jiāng)位于(yú)所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的(de)中间(jiān)区域(yù)。那么我们(men)通过什么来(lái)验(yàn)证(zhèng)它(tā)的质量(liàng)区域到底是不(bù)是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系似(shì)乎(hū)被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实(shí)这些星系本身并不(bù)是真的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天体和我们地球上的(de)观(guān)测者之间。被一(yī)个(gè)质量超级(jí)巨大(dà)的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量(liàng)的(de)东西(xī)的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光(guāng)都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这(zhè)个巨(jù)大的天体可能(néng)是(shì)超大质量的(de)黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人(rén)们对(duì)子弹星系团观测的(de)时候，发(fā)现它(tā)的大质量区(qū)域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好(hǎo)的解释方(fāng)法就(jiù)是当(dāng)星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测(cè)到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则(zé)直接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜(jì嘉峪关诗句最出名的句子，嘉峪关诗句名句赞美ng)研究也(yě)被认为是(shì)暗物质存(cún)在的迄今为止最好的理论(lùn)证(zhèng)据。

除(chú)此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后(hòu)，可(kě)见(jiàn)光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。经过了(le)130多亿年之(zhī)后(hòu)，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了各(gè)相(xiāng)同(tóng)性的微波辐射。其中红色的(de)部分表(biǎo)示温(wēn)度较高的(de)区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有万分之(zhī)一(yī)。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行(xíng)连通域提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗(àn)物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随(suí)着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射(shè)的测量(liàng)值，我们需要的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要(yào)的暗物质比例是一(yī)致的。这就意味着(zhe)。

用了(le)一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物(wù)质的(de)本质就是(shì)宇宙(zhòu)当(dāng)中存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不(bù)参与任何其(qí)他的电(diàn)磁(cí)作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能够找到这(zhè)种粒(lì)子的存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的(de)实际证据(jù)。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们(men)已经提(tí)出了数(shù)十种的假想目标(biāo)，而要寻找这些不同的(de)目(mù)标粒(lì)子所需要(yào)的实验方式也不相同。在(zài)过(guò)去(qù)的几十年(nián)当中，人类为(wèi)了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互(hù)作用的(de)“暗物质”，科学家们已经(jīng)进行了(le)超(chāo)过(guò)50次的实验(yàn)，却(què)没(méi)有任(rèn)何(hé)实质性的发(fā)现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的(de)科(kē)学家(jiā)声称观(guān)测到了某(mǒu)种信号(hào)。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这(zhè)可能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么暗(àn)物(wù)质会产生周(zhōu)期性的(de)年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银(yín)河系进行移动，那(nà)么(me)如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味着(zhe)我们(men)也在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中(zhōng)会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳的方(fāng)向与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向是一致的(de)，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的(de)时(shí)段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际(jì)的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相(xiāng)对银河系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是这并(bìng)不(bù)影响这个理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学(xué)家认为这可以用来解(jiě)释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他(tā)的(de)情况，造(zào)成这种年度周期信(xìn)号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这(zhè)个周期的(de)规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了(le)一个几乎(hū)相同的实(shí)验室，这里的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质流(liú)的(de)运动特征和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存在的非常有(yǒu)力(lì)的证(zhèng)据(jù)了。但是由于这个实验室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪器提(tí)供的(de)视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器(qì)的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费(fèi)米实验(yàn)室粒(lì)子(zi)天体物理(lǐ)中(zhōng)心的(de)科学(xué)家(jiā)丹琥(hǔ)珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特(tè)芬研(yán)究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另一种神秘(mì)的(de)效(xiào)应，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论(lùn)得(dé)到进一(yī)步的(de)证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物(wù)质(zhì)会(huì)不会意味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个(gè)角落的(de)行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通(tōng)过这样(yàng)的效应创造生(shēng)命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴(bàn)们(men)，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支(zhī)持是我更新的(de)动力！

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