宇(yǔ)宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的(de)“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质存(cún)在的证(zhèng)据(jù)，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进(jìn)行(xíng)了超过50次的长期实验，但是却(què)没(méi)有发(fā)现任何的有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲(zhé)学数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表(biǎo)了(le)万(wàn)有引(yǐn)力定律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的(de)规(guī)律(lǜ)。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来(lái)，当天(tiān)文学家(jiā)们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨道出(chū)现异常(cháng)，不(bù)符合万有引力定律(lǜ)的(de)时候，他(tā)们就(jiù)会知道(dào)，周(zhōu)围一(yī)定有(yǒu)未知的天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它(tā)的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运行轨道的异(yì)常，推(tuī)算(suàn)并且发(fā)现了(le)海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万有引力(l磨刀不误砍柴工这句话是什么意思-简短介绍，磨刀不误砍柴工相似的句子ì)定(dìng)律所取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的(de)例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星系(xì)或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗(fú)里(lǐ)茨(cí)兹(zī)威基正在研究和测(cè)量后发星(xīng)系团的(de)质量。这是(shì)一个由(yóu)数千个星系所组成(chéng)的(de)巨大星(xīng)系(xì)团(tuán)，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的(de)质量"，需(xū)要的数据是测(cè)量各(gè)个星系(xì)磨刀不误砍柴工这句话是什么意思-简短介绍，磨刀不误砍柴工相似的句子的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的(de)计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系(xì)团中(zhōng)的各个星(xīng)系(xì)相对于星系团的运动速度。当测(cè)量(liàng)结果出(chū)来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的(de)形式所存(cún)在(zài)，我们(men)无(wú)法看(kàn)到(dào)。最诡异的是(shì)，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的(de)速(sù)度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可(kě)见星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的(de)引力是无(wú)法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们(men)早就应该被(bèi)抛(pāo)出(chū)星系团之外了，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提(tí)出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射(shè)光，但是它(tā)们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量(liàng)。只是当(dāng)时的人们对这(zhè)样(yàng)的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物(wù)质”这个词才(cái)再(zài)一次出现。天文(wén)学家维拉(lā)鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒(héng)星运动。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行速(sù)度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果却让人(rén)感(gǎn)到不可思议(yì)。

随着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星(xīng)的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不(bù)变。可(kě)是(shì)根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大的(de)质量来(lái)吸(xī)引它(tā)们(men)，这些外围的(de)恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了(le)。基(jī)于这种现(xiàn)象，科(kē)学(xué)家们(men)会使用一种相(xiāng)对标(biāo)准的方法来(lái)解释暗(àn)物质的(de)存(cún)在，这种方法就是(shì)测量星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星(xīng)系(xì)中(zhōng)心(xīn)的距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上(shàng)气体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科(kē)学家们通(tōng)过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离(lí)星(xīng)系中心更远距离的氢(qīng)元素，发(fā)现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合(hé)牛(niú)顿(dùn)的(de)力学定(dìng)律。我们的太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳(yáng)系位于银(yín)河系的(de)第三悬臂之(zhī)上，距离银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系的(de)运行速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速(sù)度远远大(dà)于(yú)理论速(sù)度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的原因(yīn)很可能就是存在着(zhe)一(yī)种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集(jí)在(zài)了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多(duō)的研究人(rén)员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗(àn)物质的质量(liàng)占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的研究当(dāng)中，科学家们(men)发现，几乎没有(yǒu)引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也(yě)会(huì)出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒(héng)星数(shù)量却只有(yǒu)银河系的(de)千分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先(xiān)进的(de)望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了(le)40个小时的详细测量之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动(dòng)是可以用正常的(de)物(wù)质和(hé)力(lì)学定律(lǜ)来(lái)解释的(de)。那么又有人提(tí)出，也(yě)许(xǔ)该星(xīng)系的暗物质，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现(xiàn)象的除了(le)暗物(wù)质的假说之外，另一(yī)种可(kě)能就是人类对引力的理解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可能在不(bù)同(tóng)尺(chǐ)度(dù)空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不(bù)同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们(men)所理解的方式运动。但是上(shàng)升到星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学(xué)家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是(shì)在数(shù)百万光年(nián)的(de)规模上，巨大的质量之间会(huì)产(chǎn)生对(duì)彼此(cǐ)特(tè)殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要(yào)对现在的物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有关于暗(àn)物质存在的(de)其他(tā)的理论证据，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团(tuán)所组(zǔ)成，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它们大部(bù)分(fēn)的普通质量都在星系的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体的相互作用就会导致温(wēn)度的急剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后(hòu)，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所在的中(zhōng)间区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质量(liàng)区域到底是不是(shì)集(jí)中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地(dì)看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并不是真的(de)被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜出了(le)什么问(wèn)题(tí)，而是这样极遥远的天体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之间。被一(yī)个(gè)质量超级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个(gè)超大质(zhì)量(liàng)的东西(xī)的引力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当(dāng)人们(men)对子弹(dàn)星系(xì)团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域并(bìng)不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在了(le)中(zhōng)间，暗物质(zhì)则直接通过了这个区域，并在两边(biān)形成了引力(lì)透镜。对子(zi)弹星(xīng)系团的引力透镜研(yán)究也(y磨刀不误砍柴工这句话是什么意思-简短介绍，磨刀不误砍柴工相似的句子ě)被认(rèn)为是(shì)暗物(wù)质存在(zài)的(de)迄(qì)今为止最好的(de)理(lǐ)论证据。

除此之外(wài)，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当中最古老(lǎo)的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后，这(zhè)些光(guāng)在宇宙空间背(bèi)景(jǐng)上留(liú)下了各(gè)相同性的微波(bō)辐(fú)射。其中红色(sè)的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域(yù)，但实(shí)际上它们之间的(de)温差只有万分之一。

科(kē)学(xué)家们通过对前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有暗(àn)物质，图(tú)形看起来不应该是这样的(de)，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐(fú)射的测量值，我们(men)需要的暗(àn)物质大约是普通(tōng)物(wù)质(zhì)的5倍。这个(gè)数字(zì)与(yǔ)解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很好地解(jiě)释(shì)了很多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物(wù)质的本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在(zài)着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不参(cān)与任何其(qí)他(tā)的(de)电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够找到这种粒子(zi)的存(cún)在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学(xué)家(jiā)们(men)已经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想目标，而(ér)要寻找这些不同的(de)目标粒子所需要的实验(yàn)方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些看(kàn)不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)进行(xíng)了(le)超过50次(cì)的(de)实验(yàn)，却没有任何实(shí)质性的发(fā)现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下(xià)1400米处的地下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上最大的(de)地学实验室(shì)，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层楼高的探测(cè)器，一(yī)直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家(jiā)声(shēng)称观测(cè)到了(le)某种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家(jiā)认为这(zhè)可能是人类发现暗物质的第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了(le)太阳系正(zhèng)在(zài)以220公里/秒的(de)速度围绕着(zhe)银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向与太阳环绕银河系的(de)方向是(shì)一致的(de)，而另外半年(nián)则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物(wù)质流最快的时(shí)段。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银河系的平面(miàn)呈(chéng)现了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不影响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异(yì)也(yě)可(kě)能是温度(dù)、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立(lì)了一个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与之(zhī)前的(de)实(shí)验室正好相(xiāng)反，而在这里，地(dì)球穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动特征和第(dì)一个实验(yàn)室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成为暗(àn)物(wù)质(zhì)所存在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是由于(yú)这个实验室(shì)刚(gāng)刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台(tái)新(xīn)的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其中一个关(guān)键的用途就(jiù)是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结(jié)果，我们只能(néng)拭(shì)目以待了。费米实验室(shì)粒(lì)子天(tiān)体物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进(jìn)化(huà)的(de)一个重要因(yīn)素。

如(rú)果这一理(lǐ)论得到(dào)进一步的证实(shí)，那(nà)么遍(biàn)布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质会(huì)不会意味(wèi)着人(rén)类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中某个角落的行(xíng)星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物(wù)质存在的(de)实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物(wù)质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更新的动(dòng)力！

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