宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物(wù)质又究(jiū)竟(jìng)是什么(me)？人类为了寻(xún)找暗(àn)物质存在的证(zhèng)据，科学家们(men)在过去(qù)的几十年当中进行了超过(guò)50次(cì)的长期实验，但是却(què)没有发现任(rèn)何的有效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学(xué)数(shù)学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它(tā)揭示了(le)宇宙(zhòu)中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文学家(jiā)们(men)发现(xiàn)某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定(dìng)律的(de)时候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围一(yī)定有(yǒu)未(wèi)知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星(xīng)运行(xíng)轨(guǐ)道的异(yì)常(cháng)，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的(de)发现都是(shì)应用万有引力(lì)定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但(dàn)是这(zhè)些发(fā)现都是(shì)在恒(héng)星系(xì)统的(de)尺度当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就(jiù)开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测(cè)量(liàng)后发星(xīng)系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个(gè)由数千个星系所组成的(de)巨(jù)大星(xīng)系团，这(zhè)些星系(xì)被引力束(shù)缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般(bān)会(huì)使(shǐ)用到两(liǎng)种方法，当两(liǎng)种方(fāng)法结(jié)果一致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的(de)范(fàn)围。

第(dì)一种是获得(dé)其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学(xué)质(zhì)量的(de)计(jì)算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测量星系团(tuán)中的各个(gè)星系(xì)相对于星系团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了(le)，“动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发(fā)座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量(liàng)消(xiāo)失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不(bù)以可见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的速(sù)度比(bǐ)理论上要快(kuài)得(dé)多，按(àn)照牛(niú)顿的(de)运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是无法将它(tā)们束(shù)缚在(zài)星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出(chū)星系(xì)团之(zhī)外(wài)了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的力量在起(qǐ)作用，这种力量来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部分不可(kě)见的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们对(duì)这样的一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再一次出现。天文学(xué)家维拉(现在女性多少岁可以领养老金 领养老金的年龄是多少lā)鲁宾和肯特福(fú)特在(zài)观测仙(xiān)女座星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们观测的结果却让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的增加，恒星的(de)旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力(lì)定律，在(zài)星系当中(zhōng)如果没(méi)有(yǒu)足够(gòu)大的(de)质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现(xiàn)象，科学(xué)家们(men)会使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来(lái)解释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常(cháng)的(de)结果，就认(rèn)为(wèi)是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射(shè)电望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度并不符(fú)合(hé)牛顿的力学(xué)定律。我(wǒ)们的太阳系也不(bù)例外，太阳系(xì)位(wèi)于(yú)银(yín)河系的第三悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系中心2.6万光年(nián)，根据(jù)万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的(de)运行速(sù)度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实(shí)际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种向(xiàng)心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我(wǒ)们(men)看不到的物质，是这些暗物(wù)质的(de)引(yǐn)力效(xiào)应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的研究人(rén)员(yuán)开始相(xiāng)信暗物质的存在(zài)。科学家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道(dào)的速度，估算在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和银河系不(bù)多，但是星(xīng)系当中存在的恒星(xīng)数(shù)量(liàng)却(què)只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论(lùn)上，该星(xīng)系必须存(cún)在暗(àn)物质，否则就会(huì)分崩离析。但(dàn)是科学家们使用(yòng)最(zuì)先进的望远镜对(duì)其进行了40个(gè)小时的详(xiáng)细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的(de)。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星(xīng)系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附近的另(lìng)一个(gè)大星系(xì)剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它的附(fù)近没有任何(hé)星系存在(zài)。造成(chéng)这(zhè)些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是(shì)人类(lèi)对引力的理解还不够全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作(zuò)方式是不(bù)同的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的(de)方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不同的方式(shì)。对于在(zài)星系团(tuán)之间的相互作(zuò)用，科(kē)学(xué)家(jiā)还引(yǐn)入了(le)外(wài)部场效应的概念，指的是在数百万光年的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊(shū)的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意味着我们需要(yào)对现在的物(wù)理定律进行修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存(cún)在(zài)的其他的(de)理论证据，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系团(tuán)，由(yóu)两(liǎng)个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在(zài)星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作(zuò)用(yòng)就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所(suǒ)以在理论上(shàng)，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹(dàn)星系团大部(bù)分的质量将位于(yú)所有这些气体所在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们通过什么来验证它(tā)的质量(liàng)区域到底是不是(shì)集中在中间(jiān)呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张(zhāng)全彩的高清照片，在(zài)照片中我(wǒ)们可(kě)以(yǐ)明显地看到很(hěn)多(duō)星系似(shì)乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨大的形变。其实(shí)这些星系本(běn)身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的天体和我们地球(qiú)上(shàng)的观测(cè)者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超大(dà)质量的(de)东西的引力，会(huì)使(shǐ)身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是引力透镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是(shì)超大质(zhì)量的黑(hēi)洞(dòng)或(huò)者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测的时候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区域并不是在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的(de)解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被(bèi)观测到的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则直接(jiē)通过了这(zhè)个(gè)区域(yù)，并在两边形成了引(yǐn)力(lì)透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗(àn)物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外(wài)，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留下了(le)各(gè)相同性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表示温度较高的(de)区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们之间的(de)温差只有(yǒu)万分之一。

科(kē)学家们通(tōng)过对(duì)前景背(bèi)景(jǐng)分离后(hòu)的二值图像进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标(biāo)记(jì)之(zhī)后发现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起来不应该是(shì)这样(yàng)的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射(shè)的测量值(zhí)，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物质(zhì)的(de)5倍。这个数(shù)字与解(jiě)释星(xīng)系当中恒(héng)星运动所需(xū)要(yào)的暗物(wù)质比例(lì)是(shì)一致的。这就意味着。

用了(le)一个(gè)简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好(hǎo)地解(jiě)释了(le)很(hěn)多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物(wù)质(zhì)的本(běn)质就是宇宙(zhòu)当中存(cún)在(zài)着某种类(lèi)型(xíng)的粒子(zi)，它们(men)不(bù)参与任何其(qí)他的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种粒子到(dào)底(dǐ)是什么？科(kē)学家们(men)已经提出了数十种的(de)假想目标(biāo)，而(ér)要寻(xún)找这些不(bù)同的目标(biāo)粒子(zi)所需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不(bù)到，几乎不会(huì)与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们(men)已经(jīng)进行(xíng)了(le)超过50次(cì)的实验，却(què)没有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现(xiàn)，除了一个地(dì)方(fāng)，意大(dà)利的(de)格兰萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地现在女性多少岁可以领养老金 领养老金的年龄是多少下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着地(dì)球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器(qì)，一直致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里(lǐ)的科(kē)学家声称观(guān)测到(dào)了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有(yǒu)趣的事情。探测率(lǜ)会在每(měi)年的(de)6月份达(dá)到峰值，然后在(zài)11月降到(dào)最低(dī)，而且(qiě)在20年当中每(měi)年都是(shì)一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人(rén)类发(fā)现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但(dàn)是为什么(me)暗物质会产生周期(qī)性(xìng)的(de)年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那(nà)么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们(men)也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相(xiāng)应的(de)振荡，同(tóng)时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间(jiān)，地(dì)球围绕(rào)太(tài)阳(yáng)的方向与太阳(yáng)环绕(rào)银河(hé)系的方(fāng)向是一致的(de)，而另外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月份的(de)时候，地球与太阳的(de)方向正好达到完(wán)全(quán)一(yī)致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质流(liú)最快的(de)时段。而(ér)在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在(zài)实际的情(qíng)况中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个理论的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家(jiā)认为这可以用(yòng)来(lái)解(jiě)释(shì)，研究人员(yuán)们所观测到的周(zhōu)期(qī)性信(xìn)号(hào)。当然也(yě)可能有其(qí)他的情况，造成这种年度周期(qī)信(xìn)号的差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也符合这个周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家(jiā)们又在(zài)南半(bàn)球(qiú)建立了一(yī)个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季节(jié)与之前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过(guò)暗物质流的运动(dòng)特征和第(dì)一个实验室是(shì)一样的(de)。

因(yīn)此，如果在(zài)这里(lǐ)可以得到(dào)相同的信(xìn)号，就可以成为暗物(wù)质(zhì)所存在(zài)的非常有力(lì)的(de)证据了。但是由(yóu)于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所(su现在女性多少岁可以领养老金 领养老金的年龄是多少ǒ)以截至目前(qián)还(hái)无法提供相应(yīng)的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃(bó)望(wàng)远镜相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外(wài)仪器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索暗物质(zhì)背(bèi)后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只(zhǐ)能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子(zi)天体(tǐ)物理中心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森(sēn)斯特芬(fēn)研究(jiū)发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在，它们(men)极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应(yīng)，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命的(de)诞生，或者说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如(rú)果这一理论(lùn)得到进一步的(de)证实，那(nà)么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在(zài)的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的(de)支(zhī)持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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