宇(yǔ)宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存在(zài)科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗(àn)物质存在(zài)的证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期(qī)实(shí)验(yàn)，但是却没(méi)有发(fā)现任何(hé)的有(yǒu)效(xiào)证据。除了一个地方，在1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数学原(yuán)理一书(shū)中，埃萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后(hòu)的几百(bǎi)年来(lái)，当天文(wén)学家们发现某(mǒu)些天体运行(xíng)轨道(dào)出(chū)现异常(cháng)，不(bù)符合万有引力定(dìng)律的时(shí)候，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定有未知的天体(tǐ)通过引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星的(de)存在(zài)。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都是(shì)应用(yòng)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(fā)现都是在恒(héng)星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星(xīng)团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里茨兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系所组(zǔ)成(chéng)的(de)巨大星(xīng)系团，这(zhè)些星(xīng)系被引力束(shù)缚在一(yī)起。测量(liàng)星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法(fǎ)，当两种(zhǒng)方法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以确定其质量的范围。

第一种是(shì)获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的(de)光(guāng)度(dù)。

第二种是动(dòng)力学质量(liàng)的计(jì)算，是利用光谱红移(yí)测量星系(xì)团中的各个星系相(xiāng)对于星(xīng)系团的(de)运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系(xì)团(tuán)有99%的质(zhì)量(liàng)消失了(l嘉应学院地址在哪里啊，嘉应学院学校地址e)，或(huò)者(zhě)说这99%的质量并(bìng)不以(yǐ)可见光(guāng)的(de)形式(shì)所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星系的速度比理论(lùn)上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质(zhì)量所产生的(de)引力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚在星(xīng)系(xì)团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提(tí)出了这(zhè)样部(bù)分不可见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们(men)却占据着宇宙中绝(jué)大部(bù)分的(de)质量。只(zhǐ)是当(dāng)时(shí)的(de)人(rén)们对(duì)这样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福特在观测仙女座星系中(zhōng)的恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测的(de)结果却让(ràng)人感到不可(kě)思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离的(de)增加(jiā)，恒(héng)星的旋转速度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有引力定律，在(zài)星系当中如果没有足够大的(de)质(zhì)量来吸引它们，这些外(wài)围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于(yú)这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家(jiā)们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的(de)存在，这种(zhǒng)方(fāng)法就(jiù)是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋(xuán)转速(sù)度。如果(guǒ)出现异(yì)常的(de)结果，就认为是由暗物质的(de)力(lì)量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距(jù)离星系(xì)中(zhōng)心更(gèng)远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合(hé)牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系位于银河(hé)系的第三(sān)悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的(de)运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际(jì)速度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度(dù)，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向心加速度(dù)的原因很(hěn)可能(néng)就是存在着(zhe)一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员(yuán)开始(shǐ)相(xiāng)信暗物质的存在。科学家(jiā)根据(jù)星(xīng)系外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原因。在一(yī)项新的研(yán)究当中，科学家们发现，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速(sù)度(dù)上(shàng)的微小差异(yì)。另外，天文学(xué)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2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在的恒星数量(liàng)却只有银河系的(de)千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必(bì)须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小时的(de)详细测量之(zhī)后(hòu)，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常(cháng)的物质和(hé)力学定律(lǜ)来解释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近(jìn)的另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附(fù)近(jìn)没有任何星系(xì)存在(zài)。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的(de)除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可(kě)能在不同尺度空间(jiān)中的工作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系(xì)尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着它们的(de)轨道，按(àn)照(zhào)我们所理解的方式(shì)运动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相互作用(yòng)则是(shì)不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团之(zhī)间的(de)相互(hù)作用，科学家还(hái)引(yǐn)入了外部(bù)场效(xiào)应的概(gài)念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会产(chǎn)生对彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在(zài)的物理定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很(hěn)多(duō)人(rén)认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在(zài)的其(qí)他(tā)的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系(xì)团(tuán)所(suǒ)组成(chéng)，类似(shì)这(zhè)样的星团，它们大部分的(de)普通(tōng)质量都在(zài)星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团(tuán)大(dà)部分的质量(liàng)将位于所有这(zhè)些气体所在(zài)的(de)中间(jiān)区(qū)域。那(nà)么(me)我(wǒ)们通过什(shén)么来验(yàn)证它的质量区(qū)域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照片中我们可以(yǐ)明(míng)显地看到(dào)很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大的形变。其(qí)实这些星系本身(shēn)并不(bù)是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯(bó)望远镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一个(gè)质(zhì)量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远星(xīng)系的光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大(dà)的(de)天体可能(néng)是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区嘉应学院地址在哪里啊，嘉应学院学校地址域并不是(shì)在中间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方法就是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过了(le)这个区(qū)域(yù)，并在两边形成了引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最好的(de)理论证据。

除(chú)此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可见光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无(wú)阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中了。经(jīng)过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些光在(zài)宇宙空间背(bèi)景上(shàng)留下了各(gè)相(xiāng)同(tóng)性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上(shàng)它(tā)们之间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离(lí)后(hòu)的(de)二值图像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标记(jì)之后发现，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值(zhí)的(de)幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景(jǐng)辐射的(de)测(cè)量值，我(wǒ)们需(xū)要(yào)的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物(wù)质(zhì)的(de)5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运(yùn)动所需要的(de)暗物质比例是(shì)一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地(dì)解释了(le)很多(duō)不(bù)同的观测结果。而(ér)暗物质(zhì)的(de)本质就是宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在(zài)着(zhe)某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与(yǔ)任何其他(tā)的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能(néng)够找到这种粒子的(de)存在，就(jiù)相当(dāng)于(yú)找到(dào)了暗物(wù)质存(cún)在的(de)实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已经提(tí)出了数十种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的(de)目(mù)标(biāo)粒子所需(xū)要的实验方式也不(bù)相同。在过(guò)去(qù)的几(jǐ)十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了(le)寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互(hù)作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科学家(jiā)们已经进行了(le)超过(guò)50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实(shí)质性的发现，除了(le)一个地(dì)方，意大利(lì)的(de)格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上(shàng)最大的地(dì)学实(shí)验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高(gāo)的探测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到了(le)某种信(xìn)号。经过了20多年的数(shù)据收集，人(rén)们发(fā)现了一个有趣(qù)的事情。探测(cè)率会在每年的(de)6月份达到峰(fēng)值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科(kē)学家认为这可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物(wù)质的第一(yī)个直接(jiē)证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗物(wù)质(zhì)会产生周期(qī)性(xìng)的(de)年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银(yín)河系(xì)进行移动，那么(me)如(rú)果暗(àn)物(wù)质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太(tài)阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反(fǎn)。

而(ér)在6月份的时候，地球与太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一致，这是理论(lùn)上地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这(zhè)可(kě)以(yǐ)用来解释(shì)，研究(jiū)人员们(men)所观(guān)测到的(de)周(zhōu)期(qī)性信(xìn)号。当然也(yě)可能有其他的情况，造(zào)成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土(t嘉应学院地址在哪里啊，嘉应学院学校地址ǔ)壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游(yóu)客(kè)的数量也符(fú)合这(zhè)个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们(men)又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这里的季节(jié)与之(zhī)前的实(shí)验(yàn)室(shì)正(zhèng)好(hǎo)相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动特(tè)征和第(dì)一个实(shí)验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据了(le)。但是由于这个实验(yàn)室刚刚(gāng)建成不久，所以截至(zhì)目前还无(wú)法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼(màn)太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的(de)用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了(le)。费米实验室粒(lì)子天(tiān)体(tǐ)物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效应，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说(shuō)是生(shēng)命进化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的(de)证实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗物质会不(bù)会意味(wèi)着人类(lèi)并(bìng)不孤(gū)单呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应(yīng)创造生命。当(dāng)然，这些(xiē)推(tuī)论的(de)大前提是要先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的(de)支持是我更新的动力(lì)！

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