宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学(xué)无法解释的(de)“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻(多多担待是什么意思 多多担待是敬语吗xún)找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去(qù)的几(jǐ)十(shí)年当中进行(xíng)了超过(guò)50次的(de)长期实(shí)验(yàn)，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的(de)自然哲学(xué)数学原理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当(dāng)天文学(xué)家们发现(xiàn)某些(xiē)天体运(yùn)行轨道出(chū)现(xiàn)异常(cháng)，不符(fú)合(hé)万有引力定律的(de)时候，他们就会知道，周围一(yī)定有(yǒu)未知的天(tiān)体通过引(yǐn)力(lì)在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的(de)发现都(dōu)是(shì)应(yīng)用万有引力定律(lǜ)所取得重大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系(xì)团(tuán)的质量。这是(shì)一个(gè)由数千个星(xīng)系所组成的(de)巨大星系(xì)团，这些星系被(bèi)引力束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测(cè)量各(gè)个星系(xì)的光度。

第二种是动(dòng)力学(xué)质量的计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系团的运(yùn)动速(sù)度。当测(cè)量结果出来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是“光度学质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发(fā)座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形式所存在(zài)，我们(men)无法看到。最诡异(yì)的是，在测(cè)量速(sù)度(dù)的(de)过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系(xì)的质量所产生的引力是无(wú)法(fǎ)将它们束缚在星(xīng)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(yī)种神(shén)秘的力量在起(qǐ)作用，这种力(lì)量来(lái)源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了(le)这样部(bù)分不可(kě)见的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却(què)占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的质量。只是当(dāng)时(shí)的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天(tiān)文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒(héng)星(xīng)运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的运行速度(dù)就会越慢。但(dàn)是他(tā)们观测的结果(guǒ)却(què)让(ràng)人感(gǎn)到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律(lǜ)，在星系当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大(dà)的质量(liàng)来(lái)吸引它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于这(zhè)种现象，科学(xué)家们会使用(yòng)一(yī)种相(xiāng)对标准的(de)方法来解(jiě)释暗物(wù)质的存(cún)在(zài)，这(zhè)种(zhǒng)方法就是测量星系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及(jí)在(zài)Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物(wù)质的力(lì)量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了(le)距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系(xì)也不例(lì)外，太阳系位于(yú)银河系(xì)的(de)第(dì)三悬臂之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系(xì)正(zhèng)在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这(zhè)种向(xiàng)心(xīn)加速度(dù)的原因很可能就(jiù)是存(cún)在着(zhe)一种(zhǒng)我们(men)看不(bù)到的(de)物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开始，越来越(yuè)多的(de)研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中(zhōng)暗物(wù)质的(de)质量(liàng)占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的原因。在(zài)一项新的(de)研究当中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度上的(de)微小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的(de)恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有银河(hé)系(xì)的千(qiān)分之一。

所以在理论(lùn)上，该星系(xì)必须(xū)存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科(kē)学家们(men)使用最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量之后(hòu)，发现(xiàn)星(xīng)系中(zhōng)的恒星(xīng)运动是可以用正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又有人提出(chū)，也许(xǔ)该(gāi)星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附近的(de)另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成(chéng)这些现(xiàn)象(xiàng)的除了(le)暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是(shì)人类对引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中的工作(zuò)方式(shì)是不同的，这意味(wèi)着在(zài)行星(xīng)系尺度中(zhōng)的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和星(xīng)团的尺度，引力之间(jiān)的相互(hù)作用则是不同的(de)方(fāng)式。对于(yú)在星(xīng)系团之间的相互作用，科(kē)学家还引(yǐn)入了(le)外(wài)部场效应的(de)概念，指的是在数百万光年的规(guī)模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的(de)效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立，这意(yì)味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也(yě)让很(hěn)多人(rén)认为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物质存在(zài)的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两(liǎng)个(gè)碰(pèng)撞的星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气体的相互(hù)作(zuò)用就会(huì)导致温(wēn)度的急剧升(shēng)高，速度大幅降低(dī)。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团大部分的质量将位于所有这些(xiē)气体所在的中间(jiān)区域。那么(me)我们通(tōng)过什么来验证它的(de)质(zhì)量区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩的(de)高(gāo)清照片(piàn)，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸产(chǎn)生了(le)巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本身并不(bù)是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了什(shén)么问题，而是(shì)这样极遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质量的东西的(de)引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效(xiào)应(yīng)。这个巨大的天体可能是(shì)超(chāo)大质量的黑洞(dòng)或(huò)者是暗(àn)物质。

所以当人(rén)们对子弹(dàn)星系团观测(cè)的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质(zhì)量(liàng)区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的(de)碰撞时，可(kě)被观测到的质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星(xīng)系(xì)团的引力透镜研究也被(bèi)认(rèn)为是暗(àn)物质存在的迄今为止最(zuì)好的理论(lùn)证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅通无(wú)阻(zǔ)地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它(tā)们(men)之间的温差(chà)只有万(wàn)分之一(yī)。

科学家们多多担待是什么意思 多多担待是敬语吗(men)通过对前景背景分离(lí)后的二值图像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标记之(zhī)后(hòu)发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些(xiē)峰(fēng)值的幅(fú)度会减小，才(cái)变得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系(xì)当中恒星运(yùn)动所需(xū)要的暗物质比例是一致的(de)。这(zhè)就意味着。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论框架，就很好(hǎo)地(dì)解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的(de)本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它(tā)们不参与任何其(qí)他的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相(xiāng)当于(yú)找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要的实验方式(shì)也不相(xiāng)同。在过(guò)去的几十(shí)年当中，人(rén)类为了寻(xún)找这些看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会(huì)与常规(guī)物(wù)质(zhì)相(xiāng)互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们已经进(jìn)行了超(chāo)过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何(hé)实(shí)质性的发现，除了(le)一个(gè)地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯(sī)山(shān)脉(mài)。

在山(shān)下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层楼高的探测器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗物(wù)质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观(guān)测到了某种信号(hào)。经过了20多(duō)年的数据(jù)收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在(zài)11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年当中每(měi)年都是一样。一些科(kē)学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质(zhì)会产生周期性的(de)年(nián)度信号呢(ne)？刚才我(wǒ)们讲了太阳系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当(dāng)中，这意味着我们(men)也在(zài)以这样的速度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中会(huì)产生(shēng)相(xiāng)应的(de)振(zhèn)荡(dàng)，同时地球(qiú)又以30公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年(nián)的时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河系(xì)的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在6月(yuè)份的时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论(lùn)上地球穿(chuān)越暗物质流最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达到了最(zuì)慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以(yǐ)用来解释(shì)，研究人员(yuán)们所观测到的周期性(xìng)信号(hào)。当然也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量也符合这(zhè)个周期(qī)的规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流(liú)的运(yùn)动特征和第(dì)一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可以(yǐ)得(dé)到相同(tóng)的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常(cháng)有力(lì)的证据了。但是(shì)由于这(zhè)个实验室(shì)刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以截至目前(qián)还(hái)无法提供(gōng)相应的(de)数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远(yuǎn)镜其中一个(gè)关键的用途就是(shì)探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗(àn)物质存在，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物(wù)质(zhì)效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的(de)一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当(dāng)中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通(tōng)过(guò)这样的效应创造(zào)生(shēng)命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在(zài)的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底(dǐ)存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是我更新的动力(lì)！

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