宇(yǔ)宙是“人为(wèi)制造”的(de)？为何会存(cún)在科(kē)学无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗物质存(cún)在的(de)证据，科学(xué)家们在过去的(de)几十年当中进(jìn)行了超(chāo)过50次的(de)长期实验，但是却没有发(fā)现任何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了(le)万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家(jiā)们(men)发(fā)现某(mǒu)些天体运行轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围(wéi)一(yī)定(dìng)有未知(zhī)的天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是(shì)应(yīng)用万(wàn)有引力定律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在(zài)恒星(xīng)系统的尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们(men)上升(shēng)到星(xīng)系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究(jiū)和测量后发星(xīng)系团(tuán)的质量。这是(shì)一个(gè)由(yóu)数千个(gè)星系所组成(chéng)的(de)巨大星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星系(xì)团(tuán)的(d银川海拔高度是多少 银川有高原反应吗e)质量一(yī)般会使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果一致(zhì)，就可以确定其质量的(de)范(fàn)围(wéi)。

第一(yī)种是获(huò)得(dé)其(qí)"光度学的(de)质量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第(dì)二(èr)种是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光谱红移测(cè)量(liàng)星系团中的(de)各个(gè)星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不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，兹威基发现星系(xì)团中很(hěn)多星系的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学(xué)定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些可见星(xīng)系的质量所产生的引力(lì)是无法(fǎ)将它们束(shù)缚在(zài)星系团内的，它们早就应该被抛出星(xīng)系团之(zhī)外了，除非(fēi)有(yǒu)一(yī)种神秘的(de)力(lì)量在起作用(yòng)，这种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的(de)物(wù)质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们却占据着(zhe)宇宙中绝银川海拔高度是多少 银川有高原反应吗大部分的质量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动。理论上来说(shuō)，距(jù)离(lí)中心越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他(tā)们观(guān)测的结果却让人感到不(bù)可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距离的增(zēng)加(jiā)，恒(héng)星的(de)旋转速度(dù)几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系(xì)当中如果没有足够大的(de)质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学(xué)家们(men)会使用一(yī)种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解(jiě)释(shì)暗物质的(de)存在，这(zhè)种方法(fǎ)就(jiù)是测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速(sù)度。如(rú)果出现异(yì)常(cháng)的结果(guǒ)，就认为是(shì)由(yóu)暗物质(zhì)的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通(tōng)过射(shè)电望远镜测量了距离星系中(zhōng)心更(gèng)远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度(dù)并(bìng)不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实(shí)际速度(dù)远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种(zhǒng)向(xiàng)心加(jiā)速度(dù)的(de)原因很(hěn)可(kě)能(néng)就是(shì)存(cún)在着一种我们看(kàn)不到(dào)的物(wù)质(zhì)，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了(le)一起。

也(yě)是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的(de)研究人(rén)员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在(zài)。科学家根据星(xīng)系外恒(héng)星轨道(dào)的速度(dù)，估(gū)算(suàn)在(zài)星系(xì)当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质(zhì)并不是(shì)唯(wéi)一可以(yǐ)解释这个(gè)现象的(de)原(yuán)因。在一(yī)项新的研究(jiū)当(dāng)中(zhōng)，科学(xué)家们(men)发现，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上的(de)微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千(qiān)分之一(yī)。

所以在理论上(shàng)，该星(xīng)系必须存在暗(àn)物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科(kē)学家们使用最先进的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现(xiàn)星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运动是可(kě)以(yǐ)用正常(cháng)的(de)物质和力学定律(lǜ)来解释的。那(nà)么又有(yǒu)人(rén)提出，也许(xǔ)该星系的暗物质(zhì)，已经被附(fù)近的(de)另一个大(dà)星(xīng)系剥离了(le)。奇怪(guài)的是，它的附近没有任(rèn)何星(xīng)系存在(zài)。造成这些(xiē)现象的除(chú)了暗物质的(de)假说之(zhī)外，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引(yǐn)力的理(lǐ)解还不够全面，引力(lì)很可(kě)能(néng)在(zài)不同尺度空(kōng)间中(zhōng)的工作方式是不同(tóng)的，这意(yì)味着在行(xíng)星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所(suǒ)理解的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星系(xì)和(hé)星团的尺度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互(hù)作用则(zé)是不(bù)同的方式。对(duì)于(yú)在(zài)星系团之间的相互(hù)作(zuò)用，科学家还引入了(le)外部场效应的概(gài)念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立，这意(yì)味着(zhe)我们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也(yě)让很多(duō)人(rén)认(rèn)为(wèi)暗物质假说(shuō)理论就此终结。但是在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其(qí)他(tā)的(de)理论证据(jù)，这(zhè)些理论证据是蒙(méng)德(dé)理论所没(méi)法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们(men)大部分的(de)普通质(zhì)量都在星系的气体当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的(de)相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧(jù)升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星(xīng)系(xì)团大部分的质量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气(qì)体所在的中间区域。那么我们(men)通过什么来验证它的质量区域(yù)到(dào)底是不是集中(zhōng)在中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传(chuán)回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片中我们(men)可以明显地看(kàn)到很多(duō)星系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的(de)形(xíng)变。其(qí)实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上(shàng)的观(guān)测者(zhě)之(zhī)间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象就(jiù)是(shì)引力透镜(jìng)效应(yīng)。这个(gè)巨大的天体可能是超大(dà)质(zhì)量的黑洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹(dàn)星系团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并(bìng)不(bù)是在中(zhōng)间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全(quán)部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物(wù)质(zhì)则直接通过(guò)了这个区(qū)域，并在两边形成了引(yǐn)力透(tòu)镜。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力(lì)透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论(lùn)证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆(bào)炸(zhà)开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了(le)各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温(wēn)度(dù)较(jiào)高的区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科(kē)学(xué)家们通过对前景(jǐng)背景分离(lí)后(hòu)的二值(zhí)图像进(jìn)行(xíng)连通域(yù)提取和标记之(zhī)后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物质，图形(xíng)看起来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随着(zhe)暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会(huì)减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的暗(àn)物质大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星(xīng)运动所需(xū)要的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗(àn)物(wù)质的本质就是(shì)宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种类(lèi)型的粒子，它(tā)们不参(cān)与(yǔ)任(rèn)何(hé)其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找到了(le)暗物质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒(lì)子到底是(shì)什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提出了数十种(zhǒng)的假想目标(biāo)，而要寻(xún)找这些(xiē)不同的(de)目标粒子所需要的(de)实验方(fāng)式也不相同。在过去的(de)几十年当中，人(rén)类(lèi)为了寻找(zhǎo)这(zhè)些看不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不会(huì)与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经(jīng)进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何实质(zhì)性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下(xià)矿井当中，藏着地(dì)球上最大的(de)地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的探测(cè)器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质粒(lì)子的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种(zhǒng)信(xìn)号。经过(guò)了20多年的数(shù)据收集，人们发现(xiàn)了一(yī)个(gè)有趣的事(shì)情(qíng)。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份达(dá)到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而(ér)且(qiě)在20年当中每(měi)年(nián)都(dōu)是一样(yàng)。一(yī)些科学家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物(wù)质会(huì)产(chǎn)生周期(qī)性的年度(dù)信(xìn)号呢(ne)？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速度(dù)围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也(yě)在以这样的速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡(dàng)，同时地球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋转。所以有半年(nián)的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕(rào)银(yín)河系的方向是一致的，而另(lìng)外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的(de)方(fāng)向正(zhèng)好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质(zhì)流最快的时段。而(ér)在11月(yuè)份(fèn)，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相(xiāng)对(duì)银河系的平(píng)面呈现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并不(bù)影响这个理论(lùn)的有效性。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所观测到的(de)周期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情(qíng)况，造(zào)成(chéng)这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的(de)差(chà)异也可能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的(de)积雪，甚至连(lián)意(yì)大(dà)利(lì)游客的(de)数量也符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几(jǐ)乎相(xiāng)同的实(shí)验室(shì)，这里的季节(jié)与之前(qián)的(de)实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实(shí)验室是(shì)一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得(dé)到相同的信号(hào)，就可(kě)以(yǐ)成为(wèi)暗物质所存在的(de)非(fēi)常有力(lì)的证据了。但(dàn)是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截(jié)至(zhì)目(mù)前还无法提(tí)供相应的(de)数据支(zhī)持(chí)。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南(nán)希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但(dàn)它的(de)宽视场仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远(yuǎn)镜其中一个关键(jiàn)的(de)用途就是探(tàn)索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在(zài)，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的(de)诞生(shēng)，或(huò)者说是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这(zhè)一(yī)理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在(zài)通(tōng)过这样的效(xiào)应创造(zào)生命。当(dāng)然，这些推论的大前(qián)提(tí)是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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