宇宙(zhòu)是(shì)“人(rén)为制(zhì)造(zào)”的？为(wèi)何(hé)会存在科学无(wú)法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去(qù)的几十年当中进行了超过50次的长期实验，但(dàn)是(shì)却没(méi)有发现任何的(de)有(yǒu)效证(zhèng)据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学数(shù)学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的规律。往(wǎng)后的(de)几(jǐ)百年来，当天文学家(jiā)们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定律的(de)时候，他们就(jiù)会(huì)知道(dào)，周围一(yī)定有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且(qiě)发(fā)现(xiàn)了(le)海王星的(de)存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引力(lì)定律所取得重大(dà)天(tiān)文成就的例子(zi)。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可当我们(men)上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得(dé)诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究(jiū)和测量后发星系团的(de)质量。这是一(yī)个由数千(qiān)个星系所组成的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第(dì)一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数(shù)据(jù)是测量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二(èr)种是动力学(xué)质量的(de)计(jì)算，是(shì)利用光谱红移(yí)测量星系团中的(de)各(gè)个星系相对(duì)于星系团(tuán)的运动速度。当(dāng)测量(liàng)结果出来(lái)之后(hòu)，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味着，后发(fā)座星系(xì)团(tuán)有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质量并不(bù)以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团(tuán)中很多星系(xì)的速(sù)度比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的(de)运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力(lì)是(shì)无法将它(tā)们(men)束缚在星系团内(nèi)的(de)，它们早(zǎo)就应该被(bèi)抛出(chū)星(xīng)系团之外(wài)了，除(chú)非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光(guāng)，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分(fēn)的(de)质量。只是当时(shí)的人们(men)对这样的一(yī)种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在(zài)观测仙女座星(xīng)系中的恒(héng)星运(yùn)动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心越远的(de)恒(héng)星在其轨道上(shàng)的(de)运行速度(dù)就会越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结(jié)果却让人感到不(bù)可思议。

随(suí)着与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律，在星系(xì)当中如果没有足(zú)够(gòu)大的质量(liàng)来吸(xī)引它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的(de)存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中气(qì)体(tǐ)在(zài)X轴上(shàng)距离星(xīng)系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结(jié)果，就认为(wèi)是由暗物质的(de)力量(liàng)进入(rù)其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们通(tōng)过射电望(wàng)远镜测量了距离(lí)星(xīng)系中心更远距离(lí)的氢元素(sù)，发现它们的(de)旋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(lì)外，太阳(yáng)系位于银(yín)河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银(yín)河(hé)系(xì)旋转，这个实际(jì)速(sù)度(dù)远远大于(yú)理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是(shì)这些暗(àn)物(wù)质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系(xì)聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研究(jiū)人员开始相信(xìn)暗物质的(de)存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗物(wù)质的(de)质(zhì)量(liàng)占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是唯一(yī)可以解释(shì)这个现象的(de)原(yuán)因。在(zài)一项新的研究(jiū)当中，科学家们(men)发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现(xiàn)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)的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河(hé)系(xì)不(bù)多，但是星系(xì)当中存在的(de)恒星数量却只有银河系的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离(lí)析(xī)。但(dàn)是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细(xì)测(cè)量(liàng)之(zhī)后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是可(kě)以用正常的物质(zhì)和力学定律来解释的。那么(me)又有人提(tí)出(chū)，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被(bèi)附近的(de)另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没有任何星(xīng)系(xì)存在。造成这些现(xiàn)象的除了暗物(wù)质的假说之外，另(lìng)一(yī)种可能(néng)就是人(rén)类46oz爆米花多大万达影城 爆米花会吃胖吗对引力(lì)的理解还不够全(quán)面，引力很可(kě)能(néng)在不(bù)同尺度(dù)空间中的工作(zuò)方式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方(fāng)式(shì)运动。但是(shì)上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力(lì)之(zhī)间的相互作(zuò)用则是(shì)不同的(de)方式。对于(yú)在星系团之间的相互(hù)作用，科(kē)学(xué)家还引入了(le)外部场效应的概念(niàn)，指的是在(zài)数(shù)百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之(zhī)间会产生(shēng)对彼此特殊(shū)的效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需(xū)要(yào)对(duì)现在的物理定律进(jìn)行修正，这些发现也让很(hěn)多人(rén)认为(wèi)暗物质(zhì)假(jiǎ)说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于(yú)暗(àn)物质存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质量都在(zài)星(xīng)系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时(shí)发生碰(pèng)撞的(de)时候，星际(jì)气体的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分(fēn)的(de)质量将位于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的(de)中间区域。那(nà)么我(wǒ)们(men)通过什么来验证(zhèng)它的质量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了(le)宇(yǔ)宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显地(dì)看到很(hěn)多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身(shēn)并不是真(zhēn)的被(bèi)扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远(yuǎn)镜(jìng)出了(le)什么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲(qū)。这个现象就是引力(lì)透镜效应(yīng)。这个巨大的(de)天(tiān)体(tǐ)可能是(shì)超大(dà)质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质(zhì)。

所以(yǐ)当人们对子弹(dàn)星(xīng)系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不是(shì)在(zài)中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方法就(jiù)是当星团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可(kě)被观测(cè)到的(de)质(zhì)量气(qì)体(tǐ)被卡在了中间，暗(àn)物质则直(zhí)接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力透(tòu)镜研究(jiū)也被(bèi)认为是暗(àn)物(wù)质存在(zài)的(de)迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此之外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙空(kōng)间(jiān)背(bèi)景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但(dàn)实际(jì)上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景分(fēn)离后的二(èr)值图像进行连通域提(tí)取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形看起来不应(yīng)该是这样(yàng)的，而随着暗物质的(de)增(zēng)加(jiā)，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙(zhòu)微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要(yào)的(de)暗物质大约是(shì)普通(tōng)物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗物质比例(lì)是一致的。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一个简单的(de)理论框架(jià)，就很好地(dì)解释了(le)很多(duō)不同的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们不参(cān)与(yǔ)任(rèn)何其他的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互(hù)作用。所以如果能够找到这(zhè)种(zhǒng)粒(lì)子的存在(zài)，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质存46oz爆米花多大万达影城 爆米花会吃胖吗在的实际证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已(yǐ)经提(tí)出(chū)了数十种(zhǒng)的假(jiǎ)想目标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同(tóng)的目标粒子所需要的实(shí)验方式也(yě)不相(xiāng)同。在过去的几十年(nián)当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与常规(guī)物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地(dì)球上(shàng)最大的地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测(cè)到了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发现了一个(gè)有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而(ér)且在20年当中每年都是(shì)一样(yàng)。一些(xiē)科学(xué)家认为这可(kě)能是人类发(fā)现(xiàn)暗物(wù)质的(de)第一个直接(jiē)证据。

但是(shì)为什么(me)暗物(wù)质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕着银河(hé)系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗物质存在(zài)宇宙当中，这(zhè)意味着我(wǒ)们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过程中会(huì)产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太阳环绕银(yín)河(hé)系的方向是一致的，而另(lìng)外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是(shì)理论(lùn)上地(dì)球穿越(yuè)暗物质流(liú)最快的时(shí)段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况(kuàng)中，太阳系相对银河系的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并(bìng)不(bù)影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为这(zhè)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(néng)有其他的情况，造成这(zhè)种年度(dù)周期信(xìn)号的差(chà)异(yì)也可能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚至(zhì)连意(yì)大利游客的数量也符合这个(gè)周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在(zài)南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前(qián)的实验室正好相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿过暗物(wù)质流(liú)的(de)运(yùn)动特征和第一个实(shí)验室(shì)是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这(zhè)里可(kě)以(yǐ)得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存(cún)在(zài)的非常有力(lì)的(de)证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以(yǐ)截(jié)至目前还无(wú)法提供相应的(de)数(shù)据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘(mì)，对于(yú)探(tàn)测的结果(guǒ)，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待(dài)了(le)。费米实验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的(de)科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生(shēng)命(mìng)的(de)诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进化的一(yī)个重要(yào)因素(sù)。

如果(guǒ)这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意(yì)味着人类并不(bù)孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落的行星(xīng)上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造(zào)生(shēng)命。当然，这些推论的大前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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