宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无法解释(shì)的“暗物(wù)质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人类为了寻找张弛有度下一句是什么意思，张弛有度下一句是什么歇后语暗物(wù)质存在的(de)证据，科学家们在过(guò)去(qù)的几(jǐ)十(shí)年当(dāng)中进行(xíng)了超过(guò)50次的(de)长(zhǎng)期(qī)实验，但是却没有发现任(rèn)何的有效证据(jù)。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了(le)万(wàn)有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几百年(nián)来，当天(tiān)文学家(jiā)们(men)发现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律的(de)时候，他们(men)就会知道，周围一定(dìng)有(yǒu)未(wèi)知(zhī)的天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取得(dé)重大天(tiān)文(wén)成就的(de)例子。但是这(zhè)些发(fā)现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升(shēng)到星系(xì)或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究(jiū)和测(cè)量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数(shù)千个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系(xì)团(tuán)，这些星系(xì)被引(yǐn)力(lì)束缚(fù)在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得(dé)其"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个(gè)星系的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是利用(yòng)光谱红移测(cè)量星系团中的各个(gè)星(xīng)系相对(duì)于星系团(tuán)的运动速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法(fǎ)看(kàn)到。最诡异(yì)的(de)是，在测量(liàng)速度的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力是无法将它们(men)束缚在(zài)星系团(tuán)内(nèi)的(de)，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外(wài)了(le)，除非有一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了这样部分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部(bù)分的(de)质量(liàng)。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特在(zài)观(guān)测仙女座星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒(héng)星在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他(tā)们观测(cè)的结果(guǒ)却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根(gēn)据牛(niú)顿的(de)万有引力定律，在星系当(dāng)中如果没有足够大的质(zhì)量来(lái)吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基(jī)于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对(duì)标(biāo)准的方法来(lái)解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这(zhè)种方法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如(rú)果出现异(yì)常(cháng)的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望(wàng)远镜测量了距离(lí)星系中心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并(bìng)不符合牛顿(dùn)的(de)力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系(xì)位于(yú)银(yín)河系的第三(sān)悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万有引力(lì)定律进行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际(jì)上(shàng)，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实(shí)际速(sù)度远远大(dà)于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很可能就(jiù)是存在着一(yī)种我们看不到的物(wù)质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从(cóng)这时(shí)开始，越来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的存在。科(kē)学家根据星系外恒星轨道的(de)速度，估(gū)算(suàn)在(zài)星系(xì)当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一(yī)可以解释这个现象的(de)原因(yīn)。在一(yī)项新的(de)研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间(jiān)，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系不多(duō)，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只(zhǐ)有银河系(xì)的千分(fēn)之一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该星系(xì)必须(xū)存在暗(àn)物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时(shí)的详(xiáng)细测量之后，发现(xià张弛有度下一句是什么意思，张弛有度下一句是什么歇后语n)星系中的恒星运动(dòng)是可以用(yòng)正(zhèng)常的(de)物质和力(lì)学定律来解释(shì)的。那么又(yòu)有人(rén)提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的(de)另一个大(dà)星系剥离(lí)了(le)。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造成这张弛有度下一句是什么意思，张弛有度下一句是什么歇后语些现象的除了暗物(wù)质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可能就是人(rén)类对引力的(de)理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不(bù)同的，这意味着在(zài)行星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系(xì)和星团的尺(chǐ)度(dù)，引力(lì)之间的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互作(zuò)用(yòng)，科(kē)学(xué)家(jiā)还引入了外(wài)部场效应的概念，指的是在数百(bǎi)万光(guāng)年的规模上，巨(jù)大(dà)的质量之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我们需要对现在的(de)物理(lǐ)定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这(zhè)些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光年(nián)的子弹星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成，类似(shì)这(zhè)样的(de)星团，它(tā)们大部分的普通质量(liàng)都在星(xīng)系(xì)的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体(tǐ)的(de)相互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度大幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于所有这些(xiē)气(qì)体所(suǒ)在(zài)的(de)中间区(qū)域。那么我(wǒ)们(men)通过什么来验证它的(de)质量区域到底是不是集(jí)中在(zài)中间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其(qí)实这(zhè)些(xiē)星系本身并不是真(zhēn)的被(bèi)扭(niǔ)曲(qū)了(le)，也不是韦(wéi)伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这(zhè)样(yàng)极遥远(yuǎn)的天体和(hé)我们地球上(shàng)的(de)观(guān)测者之间。被一个质(zhì)量超级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的东西的引力，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个(gè)现象就(jiù)是(shì)引力透镜(jìng)效应。这个巨大(dà)的天体可能是(shì)超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区(qū)域并(bìng)不是在中间(jiān)，而是在两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质(zhì)量气体(tǐ)被卡在了中间，暗(àn)物(wù)质则直接(jiē)通过了(le)这(zhè)个区域，并在两边形成了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研(yán)究也被(bèi)认(rèn)为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的(de)理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙(zhòu)大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后(hòu)，可见光终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上(shàng)留下了(le)各相同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的部(bù)分(fēn)表示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷(lěng)的区域，但实(shí)际(jì)上它们(men)之间(jiān)的(de)温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前(qián)景背景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进行连通(tōng)域提取和标记(jì)之后(hòu)发现，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质，图形看起(qǐ)来(lái)不应该(gāi)是(shì)这样的(de)，而(ér)随(suí)着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射(shè)的测量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗物质大(dà)约是普(pǔ)通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当(dāng)中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质(zhì)比例(lì)是(shì)一致的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不(bù)同的观测结果。而(ér)暗物质的(de)本(běn)质就是(shì)宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参与任(rèn)何(hé)其他的电磁(cí)作用，只通过引力(lì)来(lái)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用。所以如果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了(le)暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么(me)？科学(xué)家们(men)已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要(yào)寻找这些不(bù)同(tóng)的目(mù)标粒子所需要的实验(yàn)方式也(yě)不(bù)相(xiāng)同(tóng)。在(zài)过去(qù)的几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次(cì)的实验(yàn)，却没有任何实质性的发(fā)现，除了一个地(dì)方，意(yì)大利的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处(chù)的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高(gāo)的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来(lái)，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收(shōu)集(jí)，人们(men)发现(xiàn)了一个有趣的(de)事(shì)情。探测率会在每年(nián)的(de)6月份(fèn)达(dá)到峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科学家认(rèn)为这可(kě)能是人(rén)类(lèi)发现暗物质的(de)第(dì)一个直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周(zhōu)期性(xìng)的年(nián)度(dù)信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速(sù)度(dù)在穿越(yuè)着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳(yáng)环(huán)绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半年(nián)则与之(zhī)相反。

而在6月份的时(shí)候(hòu)，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正好达到完全一(yī)致(zhì)，这是(shì)理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物质(zhì)流最快(kuài)的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰好(hǎo)达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的(de)有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这可(kě)以用(yòng)来解释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成(chéng)这种年度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的数(shù)量也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科(kē)学(xué)家们又在南半球建立(lì)了(le)一个(gè)几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与(yǔ)之前(qián)的实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这里可(kě)以得到相同的(de)信号，就可以成为暗物(wù)质所存在(zài)的非常有力的(de)证据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验室(shì)刚刚建成不(bù)久，所以截至(zhì)目前还无法提供相应的(de)数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的(de)宽视(shì)场仪器(qì)提供的视野是哈勃(bó)红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的(de)用途(tú)就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的(de)结果，我们(men)只能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀(pò)和贾森(sēn)斯特芬研究发(fā)现，如果暗(àn)物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗(àn)物质(zhì)效应，会支持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是生命进(jìn)化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理(lǐ)论得(dé)到(dào)进一步(bù)的证实，那么(me)遍布宇宙当中的(de)暗物质会不会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落(luò)的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物质存在(zài)的实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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