宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解(jiě)释的(de)“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为了寻找暗(àn)物(wù)质存在的证据，科学家们在过去(qù)的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却(què)没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一(yī)个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的规律。往(wǎng)后(hòu)的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运(yùn)行轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不(bù)符(fú)合(hé)万有引力(lì)定律的时候(hòu)，他们就会(huì)知道(dào)，周围一(yī)定有未知的天(tiān)体通(tōng)过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发(fā)现(xiàn)了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都是(shì)应用万(wàn)有(yǒu)引力定律所取得重(zhòng)大天文成就的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系统的(de)尺度(dù)当中(zhōng)，可当我们上升到星(xīng)系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和测量(liàng)后发星系团的(de)质量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大(dà)星系团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束(shù)缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团的(de)质量(liàng)一般(bān)会使用到两种方法，当两种方(fāng)法结(jié)果一致，就可以确定其质量(liàng)的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学质量的计(jì)算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量星系(xì)团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质(zhì)量”竟(jìng)然是(shì)“光度学质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在(zài)测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要快得(dé)多，按照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星(xīng)系的质量所产生的引力(lì)是(shì)无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星(xīng)系团之外了，除非有一种(zhǒng)神秘的力量在起作用(yòng)，这(zhè)种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据(jù)着宇宙中绝(jué)大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这(zhè)样(yàng)的一(yī)种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再(zài)一次出现。天文学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来(lái)说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增(zēng)加，恒星的(de)旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如果(guǒ)没(méi)有足够大的(de)质量来(lái)吸引它们(men)，这些(xiē)外(wài)围的(de)恒星早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果出现异常的(de)结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中。

于是(shì)科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系(xì)中心更远距(jù)离的氢元素(sù)，发(fā)现它们的旋(xuán)转速度并不符合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系的第三(sān)悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么产(chǎn)生(shēng)以上这(zhè)种向心加速(sù)度(dù)的(de)原因(yīn)很可能就是(shì)存在着一种我们(men)看不(bù)到的物质，是这些暗物质的(de)引力效应将星系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时(shí)开(kāi)始，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗物质的存(cún)在。科学家(jiā)根据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度(dù)，估算在(zài)星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星(xīng)系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不(bù)是唯一可(kě)以解(jiě)释这个(gè)现象的原因。在一项新(xīn)的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速(sù)度(dù)上的微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天(tiān)文学家还(hái)发现了一个反常(cháng)的(de)星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但是星(xīng)系当中存在的(de)恒(héng)星数量却(què)只有银(yín)河系的千分之(zhī)一(yī)。

所以(yǐ)在理论(lùn)上，该星(xīng)系必(bì)须存在暗物质，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其(qí)进行了(le)40个小时(sh合肥市小学最新排名一览表，合肥市全部小学排名一览表í)的详细测(cè)量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的物质和力学定律来解释的。那(nà)么又有人提出(chū)，也(yě)许该星(xīng)系的暗物质，已经被附(fù)近(jìn)的(de)另一个大星系剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任何(hé)星系存在。造成(chéng)这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引力(lì)的(de)理解还不够全(quán)面，引力(lì)很可能在不同(tóng)尺度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺(chǐ)度(dù)中的天体(tǐ)会沿(yán)着它(tā)们的轨道，按(àn)照(zhào)我们所理解的方式运动。但是上(shàng)升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用(yòng)则是不同(tóng)的(de)方(fāng)式。对于在(zài)星(xīng)系团之间的相互作用(yòng)，科学家(jiā)还引入了(le)外(wài)部场(chǎng)效应的(de)概(gài)念，指(zhǐ)的是在(zài)数(shù)百万(wàn)光年的规模上，巨大的(de)质(zhì)量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多(duō)人认为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但(dàn)是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存(cún)在(zài)的其(qí)他的(de)理(lǐ)论证据，这(zhè)些理(lǐ)论(lùn)证(zhèng)据是蒙德(dé)理论所没(méi)法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们(men)大部(bù)分的普(pǔ)通质量(liàng)都在星(xīng)系(xì)的气体当(dāng)中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时(shí)候(hòu)，星际气体(tǐ)的相互(hù)作(zuò)用就会导致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这(zhè)些(xiē)气体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来(lái)验证它的(de)质量区域(yù)到底是不(bù)是集中在(zài)中间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地看到很多星系(xì)似乎被(bèi)拉伸产生了(le)巨大的(de)形变。其实这些星系本身(shēn)并不是(shì)真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体(tǐ)和我们(men)地(dì)球上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质(zhì)量(liàng)超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的(de)引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大(dà)的(de)天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当(dāng)人们(men)对子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并(bìng)不是在中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当星(xīng)团发生全部的碰撞时(shí)，可(kě)被(bèi)观测(cè)到的质量气(qì)体被(bèi)卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质(zhì)则(zé)直接(jiē)通(tōng)过(guò)了(le)这个区域(yù)，并(bìng)在两边形成了(le)引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被(bèi)认为是(shì)暗物质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理(lǐ)论证据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有来(lái)自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的(de)微(wēi)波辐射(shè)。其(qí)中红色(sè)的(de)部分表示(shì)温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷(lěng)的(de)区域，但实(shí)际上它们之间的温(wēn)差只有万(wàn)分之一(yī)。

科学(xué)家们通过对前景背景分(fēn)离后的(de)二值图像进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质(zhì)，图形(xíng)看起来不应该是这样的，而随着暗物(wù)质的(de)增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波(bō)背景辐射的测(cè)量值，我们需(xū)要(yào)的暗物(wù)质大约是普通物质的5倍。这(zhè)个(gè)数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例(lì)是一致的(de)。这就意味着。

用了一(yī)个(gè)简单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释(shì)了(le)很多(duō)不同的观(guān)测(cè)结(jié)果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其他(tā)的(de)电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗(àn)物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同(tóng)的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同(tóng)。在(zài)过去(qù)的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过(guò)50次的(de)实验，却没有任何实质性的发(fā)现，除了(le)一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大的地学(xué)实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LI合肥市小学最新排名一览表，合肥市全部小学排名一览表BRA”。这里有一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发(fā)现了一(yī)个(gè)有趣的事情(qíng)。探测率会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认(rèn)为这可能(néng)是人类发现暗物(wù)质的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了(le)太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系(xì)进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在(zài)宇宙(zhòu)当中，这意(yì)味(wèi)着我们(men)也在以(yǐ)这样(yàng)的(de)速度(dù)在穿(chuān)越着暗物(wù)质流，这个过程中会产生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时(shí)候(hòu)，地(dì)球与太(tài)阳的方向正好达到(dào)完全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了(le)最(zuì)慢值。尽管(guǎn)在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并不影响这个理(lǐ)论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以(yǐ)用来(lái)解(jiě)释，研究(jiū)人(rén)员们所观测到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的(de)差(chà)异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪(xuě)，甚(shèn)至连(lián)意大利游客的数量也符合(hé)这个(gè)周期的规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在南半球建立(lì)了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的(de)运动特征和第一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到(dào)相(xiāng)同的信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物质所存在的(de)非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室(shì)刚刚(gāng)建成不(bù)久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是(shì)探(tàn)索暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于(yú)探测的结(jié)果，我们(men)只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯(sī)特芬研究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命(mìng)的诞生，或者说(shuō)是生命(mìng)进化(huà)的(de)一(yī)个重要因素。

如果这一理论得(dé)到(dào)进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不(bù)会意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的(de)行星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要先找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持是我(wǒ)更(gèng)新(xīn)的(de)动力！

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