宇宙是(shì)“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在科学无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当中(zhōng)进行了超过50次的(de)长期(qī)实(shí)验，但(dàn)是却(què)没(méi)有发现任何(hé)的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了(le)万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律，它(tā)揭示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来(lái)，当(dāng)天文学家们(men)发(fā)现某(mǒu)些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不(bù)符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们就会(huì)知道，周围一(yī)定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并(bìng)且(qiě)发(fā)现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现都是(shì)应(yīng)用万有引力(lì)定律(lǜ)所取得重大天文成(chéng)就的(de)例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统的(de)尺度(dù)当中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一(yī)个由数千(qiān)个星系所组成(chéng)的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星(xīng)系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测(cè)量星系团的质(zhì)量一(yī)般会(huì)使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度学(xué)的质量"，需(xū)要的(de)数(shù)据是测量各个星系的(de)光度。

第二种是动力学(xué)质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系相(xiāng)对(duì)于星系团的运(yùn)动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹(zī)威基(jī)彻底懵了(le)，“动力学(xué)质量”竟然是“光度(dù)学(xué)质量(liàng)”的(de)400倍。这(zhè)意味着，后发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不(bù)以可见光的(de)形(xíng)式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是(shì)，在(zài)测量(liàng)速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的(de)运动学(xué)定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见星系的质量所产生的引力(lì)是无(wú)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(chú)非(fēi)有一种神秘的力(lì)量在起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们(men)对这样的一(yī)种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个(gè)词才再一次(cì)出现。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心(xīn)越远的(de)恒星在其轨道(dào)上的运行速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果却让人感到不(bù)可思议(yì)。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒(héng)星的旋转速度(dù)几乎保(bǎo)持不变。可(kě)是根据牛顿的万有(yǒu)引力(lì)定律，在星系(xì)当(dāng)中如果没有足够大(dà)的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的恒(héng)星早(zǎo)就(jiù)被甩到(dào)宇宙当(dāng)中了(le)。基于这(zhè)种现象，科学家们(men)会使用一种相对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物质(zhì)的(de)存在，这(zhè)种方法就(jiù)是测(cè)量星系当中(zhōng)气(qì)体在(zài)X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现异(yì)常的结(jié)果(guǒ)，就(jiù)认为是(shì)由暗物(wù)质的力量进入(rù)其中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过射电望(wàng)远镜(jìng)测量了距离星系中心(xīn)更(gèng)远(yuǎn)距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们的(de)旋转速(sù)度(dù)并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力定(dìng)律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的运行速(sù)度应该是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系(xì)旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远(yuǎn)远大于理论速(sù)度(dù)，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向心加速度的(de)原因很可能就(jiù)是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应将星系(xì)聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究人(rén)员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星轨(guǐ)道的速度(dù)，估(gū)算在星系当中暗物(wù)质的质(zhì)量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗(àn)物(wù)质并(bìng)不是唯一可(kě)以(yǐ)解(jiě)释这个(gè)现象的(de)原因(yīn)。在一(yī)项新(xīn)的(de)研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的(de)星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多(duō)，但(dàn)是星系当中存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有(yǒu)银河(hé)系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩(bēng)离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进行了(le)40个(gè)小时的详细测(cè)量(liàng)之后，发现星系中的(de)恒星运动是可以用正常的物质和力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那(nà)么又(yòu)有人提(tí)出(chū)，也许(xǔ)该(gāi)星系的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附(fù)近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星(xīng)系存(cún)在(zài)。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引(yǐn)力的理(lǐ)解还不够(gòu)全面，引力很可能在(zài)不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度(dù)中的天(tiān)体(tǐ)会沿(yán)着它(tā)们(men)的轨道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星(xīng)团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间(jiān)的相互作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间(jiān)的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是(shì)在数(shù)百万光年的规(guī)模上(shàng)，巨大(dà)的质量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立(lì)，这意(yì)味着(zhe)我们需(xū)要对(duì)现(xiàn)在(zài)的物理定律进行修正，这些发现也让很(hěn)多人认(rèn)为暗(àn)物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存(cún)在的其他的(de)理论(lùn)证(zhèng)据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是(shì)蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部(bù)分的普通质量都(dōu)在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气(qì)体的相互(hù)作用就会导致(zhì)温(wēn)度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位(wèi)于所有这些气(qì)体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一(yī)张全彩的高(gāo)清照(zhào)片，在照片中我们可以明(míng)显(xiǎn)地看到很(hěn)多(duō)星(xīng)系似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨(jù)大的形变。其实这些星系(xì)本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了(le)什么问题(tí)，而(ér)是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球(qiú)上的观测者之间。被(bèi)一个(gè)质量超级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这(zhè)个(gè)超(chāo)大质(zhì)量的东西的引力，会使身后(hòu)更(gèng)遥远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们对子弹星系团观(guān)测(cè)的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最好的解(jiě)释方法就是(shì)当星团发(fā)生全部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可被观测到(dào)的质量(liàng)气(qì)体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗(àn)物质(zhì)则直接通过了这(zhè)个区域，并在(zài)两边形成了(le)引力(lì)透(tòu)镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外(wài)，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了(le)各相同性(xìng)的微(wēi)波辐(fú)射。其中(zhōng)红色的(de)部分表示温度较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示相对较冷(lěng)的区域(yù)，但实际上它们(men)之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图(tú)像进行连(lián)通域提(tí)取和标记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这(zhè)样的(de)，而随着暗物质的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是(shì)普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系(xì)当中恒星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物(wù)质比例(lì)是一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理(沈阳所有中专学校名单一览表，沈阳所有中专学校名单表lǐ)论框架，就很好(hǎo)地解释了(le)很多不同(tóng)的观测(cè)结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒(lì)子，它(tā)们不(bù)参与任何其他的电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的存在(zài)，就(jiù)相(xiāng)当于找(zhǎo)到(dào)了(le)暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经提出了数十种的(de)假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些不(bù)同的目(mù)标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经(jīng)进行了(le)超过50次的实验(yàn)，却(què)没有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的(de)格兰萨(sà)索山(shān)，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着(zhe)地球上(shàng)最(zuì)大(dà)的(de)地学(xué)实验(yàn)室(shì)，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这里的科学(xué)家声称观(guān)测到了某种信号。经过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个(gè)有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会(huì)在(zài)每(měi)年的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样。一些科(kē)学(xué)家认为这可(kě)能是(shì)人类发现暗物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会(huì)产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我(wǒ)们讲(jiǎng)了太(tài)阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系(xì)进行(xíng)移动(dòng)，那(nà)么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当(dāng)中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中(zhōng)会产(chǎn)生相应的振荡，同时(shí)地球又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河(hé)系(xì)的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地球与太阳的(de)方向正(zhèng)好达到(dào)完全(quán)一(yī)致，这是理论上(shàng)地球穿(chuān)越暗(àn)物质流(liú)最快的时段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平面(miàn)呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度(dù)周期(qī)信号的差异也可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水(shuǐ)分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的(de)数量(liàng)也符合这个(gè)周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立了(le)一个几(jǐ)乎(hū)相(xiāng)同的实(shí)验室(shì)，这里的(de)季(jì)节(jié)与之前(qián)的实验室正好(hǎo)相反，而(ér)在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物质流的运(yùn)动特征和第一个(gè)实验室(shì)是一样的。

因此，如果在(zài)这里可(kě)以(yǐ)得到相同的信号，就可以成(chéng)为暗物(wù)质所存在(zài)的非常有力(lì)的证(zhèng)据了。但(dàn)是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无(wú)法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射(shè)一(yī)台新(xīn)的(de)望远镜，这(zhè)台太(tài)空望远镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同(tón沈阳所有中专学校名单一览表，沈阳所有中专学校名单表g)，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其(qí)中(zhōng)一个(gè)关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体(tǐ)物理中心的科学家(jiā)丹(dān)琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当中生(shēng)命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到(dào)进一(yī)步的证实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗(àn)物(wù)质会不会意味着人(rén)类并不孤单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗(àn)物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的(de)效应创(chuàng)造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在(zài)的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗(àn)物质(zhì)到底(dǐ)存(cún)不存在呢(ne)？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的(de)支持是(shì)我更新的动力(lì)！

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