宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何(hé)会存(cún)在(zài)科学无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为(wèi)了寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家们在过去的(de)几十年当(dāng)中进行了超过50次的长期实验，但是却(què)没有(yǒu)发现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地(dì)方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文(wén)学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们(men)就会知道，周围一定有未(wèi)知(zhī)的天体(tǐ)通过(guò)引力(lì)在摄动它的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥(ào)本(běn)勒维耶(yé)就(jiù)通过天王星运行(xíng)轨(guǐ)道的异(yì)常，推算并且(qiě)发(fā)现了海(hǎi)王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗(huì)星(xīng)、冥王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗(fú)里茨兹威基(jī)正在研(yán)究和(hé)测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千(qiān)个星系所组成(chéng)的巨大星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束(shù)缚(fù)在一起。测量星系(xì)团的质(zhì)量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结果一致(zhì)，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的(de)质(zhì)量"，需要(yào)的数据是测量各个(gè)星系的(de)光度。

第二种(zhǒng)是动力(lì)学质量(liàng)的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于星系团的(de)运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果出(chū)来之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了(le)，“二鹊救友文言文翻译及注释讲解，二鹊救友文言文翻译及注释拼音动力学质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团(tuán)有99%的质(zhì)量消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的(de)质量并不(bù)以可见(jiàn)光的(de)形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量(liàng)速度的过程中(zhōng)，兹(zī)威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛(niú)顿的运(yùn)动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的(de)质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之(zhī)外了(le)，除非有一种神秘的力量在(zài)起作用(yòng)，这(zhè)种力量(liàng)来源于某种隐形的物(wù)质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部(bù)分不(bù)可见的暗质，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它们却(què)占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论上来(lái)说，距离(lí)中心(xīn)越远的恒星在其(qí)轨道(dào)上(shàng)的(de)运(yùn)行速度就会(huì)越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结(jié)果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的(de)旋(xuán)转速度几乎保持(chí)不变。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星(xīng)系当(dāng)中如果没有足够大(dà)的质量来吸引它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于(yú)这(zhè)种现象，科(kē)学家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是(shì)测(cè)量星(xīng)系当中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的(de)距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体的(de)旋转速度。如(rú)果出现异常的结(jié)果，就认(rèn)为是由暗物质(zhì)的力(lì)量(liàng)进入其中。

于(yú)是科学家们通(tōng)过射(shè)电(diàn)望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离(lí)星(xīng)系(xì)中心更(gèng)远距离的氢元(yuán)素，发现它(tā)们(men)的旋转(zhuǎn)速度(dù)并(bìng)不符合牛(niú)顿的力(lì)学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河(hé)系中心2.6万光(guāng)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(dù)应(yīng)该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕(rào)银河系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么产生以上这(zhè)种向心加速度的(de)原因很可能就是存在着一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员(yuán)开始(shǐ)相信暗(àn)物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在星系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量占整个星系质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎(hū)没(méi)有(yǒu)引力效(xiào)应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星(xīng)系距离地球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星数量却(què)只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗(àn)物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但(dàn)是(shì)科学家们(men)使用最先进(jìn)的望远镜(jìng)对其进行(xíng)了40个(gè)小时的(de)详细测量(liàng)之(zhī)后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒星运动是(shì)可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律(lǜ)来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提出(chū)，也许该(gāi)星系(xì)的暗物(wù)质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一个大星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是(shì)，它的(de)附近没有任何(hé)星(xīng)系(xì)存在。造成(chéng)这些现象的(de)除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的(de)工(gōng)作方(fāng)式是不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行(xíng)星系尺度中的(de)天(tiān)体会沿着(zhe)它们的轨道(dào)，按照我们所理解的(de)方式(shì)运动(dòng)。但是(shì)上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互(hù)作(zuò)用(yòng)则是不(bù)同的方式。对于在星(xīng)系团之间的(de)相互作用，科学家还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百万光年的(de)规模上，巨(jù)大的质量之间(jiān)会产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们(men)需(xū)要对(duì)现在的物理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发(fā)现也让很多(duō)人认为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还(hái)有(yǒu)关于暗物质(zhì)存在的其他(tā)的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们(men)大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部(bù)分的质量将位(wèi)于(yú)所有这些(xiē)气(qì)体所在(zài)的中间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过(guò)什么来验证它(tā)的质量区(qū)域(yù)到(dào)底(dǐ)是不(bù)是集中(zhōng)在中(zhōng)间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全(quán)彩的高(gāo)清照(zhào)片(piàn)，在(zài)照(zhào)片中我们可以明显地(dì)看到很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其实这(zhè)些(xiē)星(xīng)系(xì)本(běn)身并不是真的被扭曲了(le)，也(yě)不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥远的天(tiān)体和我(wǒ)们地球上的观测(cè)者之间。被一(yī)个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质(zhì)量(liàng)的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生(shēng)了扭曲(qū)。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能是超大(dà)质量的(de)黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对(duì)子弹(dàn)星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区(qū)域并(bìng)不(bù)是在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解释方法就是当星(xīng)团发生全部的碰(pèng)撞时，可(kě)被(bèi)观测到的质量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了(le)这个(gè二鹊救友文言文翻译及注释讲解，二鹊救友文言文翻译及注释拼音)区域，并(bìng)在两边形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子(zi)弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过(guò)了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光在宇宙空间(jiān)背景上留下(xià)了各相同性(xìng)的微波辐射(shè)。其(qí)中红色的部(bù)分(fēn)表示(shì)温度较高的区域，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷的区(qū)域，但(dàn)实(shí)际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后(hòu)的二值图(tú)像(xiàng)进行(xíng)连通(tōng)域(yù)提(tí)取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是(shì)这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的(de)幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙微波(bō)背景辐射(shè)的测(cè)量值，我们需(xū)要(yào)的暗物质大(dà)约是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所需要(yào)的(de)暗物质比例是一(yī)致的。这就意味(wèi)着(zhe)。

用了一个简单的理(lǐ)论(lùn)框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很(hěn)多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们不(bù)参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子(zi)的存在(zài)，就相当(dāng)于(yú)找到了暗物(wù)质存在的(de)实际(jì)证据。这(zhè)种粒(lì)子到底是(shì)什么？科(kē)学家们(men)已经提(tí)出了数(shù)十种的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒(lì)子所需要的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸(mō)不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了超过(guò)50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一个地方，意大(dà)利(lì)的格兰(lán)萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在(zài)山下1400米处的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大的(de)地学(xué)实验(yàn)室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三(sān)层(céng)楼(lóu)高的探测(cè)器(qì)，一(yī)直致力于寻找暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观(guān)测到了某(mǒu)种(zhǒng)信号(hào)。经过了20多年(nián)的数据收集，人们(men)发现了一个有趣(qù)的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科学家认为这可(kě)能是人类发(fā)现暗物质的(de)第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生(shēng)周(zhōu)期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)着银河系进(jìn)行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味着我(wǒ)们也(yě)在(zài)以这样的(de)速度在穿(chuān)越着暗物质流，这(zhè)个过程中会(huì)产生相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外半年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份(fèn)的时候(hòu)，地(dì)球与(yǔ)太阳的(de)方(fāng)向正好达到完全一(yī)致，这是理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在(zài)实际的情况中，太阳(yáng)系相对(duì)银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论(lùn)的有效(xiào)性。

因此科学(xué)家认为这(zhè)可以用来解释，研究(jiū)人员们所(suǒ)观测到(dào)的周期性信号。当然也可(kě)能有其他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度(dù)周期信号的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客(kè)的(de)数量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实(shí)验室(shì)，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实(shí)验室正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和(hé)第(dì)一个实验(yàn)室是一样(yàng)的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证(zhèng)据了。但是(shì)由(yóu)于这个实(shí)验室(shì)刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还(hái)无法提供相应的(de)数(shù)据(jù)支持(chí)。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射(shè)一(yī)台新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太(tài)空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供(gōng)的视野(yě)是哈勃红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探测(cè)的结果，我(wǒ)们(men)只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物理中(zhōng)心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存在(zài)，它(tā)们极有可能拥有另一(yī)种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持(chí)宇宙当中生(shēng)命的诞生，或(huò)者说是生命进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么(me)遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的(de)实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的(de)动力！

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