宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为何(hé)会存在科(kē)学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什(shén)么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的几十年当中进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却没(méi)有发(fā)现任何(hé)的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天(tiān)体运(yùn)动的规(guī)律。往后的(de)几百年来，当天文(wén)学家们发(fā)现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现异常，不(bù)符合万有引力定(dìng)律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异常，推算并且发(fā)现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子(zi)。但(dàn)是这些(xiē)发现都是在恒星(xīng)系统的(de)尺度当中，可(kě)当(dāng)我们上升到星系或者(zhě)是(shì)星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开(kāi)始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系(xì)所组成的(de)巨(jù)大星系团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚(fù)在(zài)一起。测量星系团的(de)质量一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法(fǎ)结果一致，就(jiù)可以(yǐ)确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是(shì)获得其"光(guāng)度学(xué)的质量(liàng)"，需要的(de)数据是测量各(gè)个星(xīng)系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测(cè)量星系团中(zhōng)的各(gè)个星系相(xiāng)对于星(xīng)系(xì)团(tuán)的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然(rán)是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的形式所存(cún)在(zài)，我们无(wú)法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过(guò)程中(zhōng)，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的速度(dù)比理论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星(xīng)系的质量(liàng)所产生(shēng)的引力(lì)是无法将它们(men)束(shù)缚(fù)在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该被(bèi)抛出星(xīng)系(xì)团之外了，除非有一种神秘的(de)力(lì)量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部分(fēn)不(bù)可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却占据着宇宙中绝大部分(fēn)的质(zhì)量。只是当时(shí)的人们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说(shuō)法不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天文学(xué)家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在观(guān)测仙(xiān)女座星系中的(de)恒(héng)星运动。理论上来(lái)说(shuō)，距离中(zhōng)心越(yuè)远的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果没(méi)有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些(xiē)外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科(kē)学家们会使用一种(zhǒng)相(xiāng)对标(biāo)准的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种方法就是测(cè)量星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴上距离星(xīng)系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果(guǒ)出(chū)现(xiàn)异常的结(jié)果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物(wù)质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们(men)通过射(shè)电望远镜测量了距(jù)离星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不符(fú)合牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳(yáng)系(xì)也不(bù)例外(wài)，太(tài)阳系位于银河(hé)系(xì)的(de)第三悬臂之上，距离(lí)银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根(gēn)据万(wàn)有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于理论速(sù)度，那么(me)产生以上这种向心(xīn)加速度的原因很可能就是存在(zài)着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来越多(duō)的(de)研究人员开始相信暗物质的(de)存(cún)在。科学家根据星系(xì)外恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差异(yì)。另外，天文学家还(hái)发(fā)现(xiàn)了一(yī)个反(fǎn)常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河(hé)系不多(duō)，但是星(xīng)系当中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒星(xīng)数(shù)量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对申请结尾的恳请语怎么写，特此申请的特是什么意思其(qí)进行(xíng)了40个(gè)小时的(de)详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星运(yùn)动是可以用(yòng)正常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提出，也(yě)许(xǔ)该星系的暗物质，已经被(bèi)附近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗(àn)物(wù)质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面(miàn)，引力很可(kě)能(néng)在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中的工(gōng)作方式是不同的，这意味(wèi)着(zhe)在行星系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运(yùn)动(dòng)。但(dàn)是上升到(dào)星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互(hù)作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学家还引(yǐn)入(rù)了外部场效应的概念，指的是(shì)在(zài)数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意(yì)味(wèi)着我们需要对现(xiàn)在(zài)的物理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现也让(ràng)很多(duō)人认为暗物(wù)质假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于(yú)暗物质存在的其他的(de)理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理(lǐ)论所没法解释的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距(jù)离为37亿光(guāng)年的(de)子弹星系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似这样(yàng)的星团(tuán)，它(tā)们大部分的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量将位于(yú)所(suǒ)有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么(me)来验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并(bìng)不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥远的天体(tǐ)和我(wǒ)们地(dì)球上的观测者之间。被一个质量(liàng)超级巨(jù)大的天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大质量的(de)东西的(de)引(yǐn)力(lì)，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远星系的光都发生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是(shì)超大质量的黑(hēi)洞(dòng)或(huò)者是暗物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的时(shí)候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好(hǎo)的解(jiě)释方法就是当星团发生全部的碰撞时(shí)，可(kě)被观测到的质(zhì)量(liàng)气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过了这(zhè)个区域，并在(zài)两边(biān)形(xíng)成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团(tuán)的(de)引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认为是(shì)暗物质存(cún)在的迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古老的(de)光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光(guāng)在宇(yǔ)宙(zhòu)空(kōng)间背景(jǐng)上留下了各相同(tóng)性(xìng)的(de)微波辐(fú)射。其中红色(sè)的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则表示相对较冷(lěng)的区域(yù)，但(dàn)实际上它(tā)们之间的(de)温差(chà)只有万(wàn)分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像(xiàng)进行连通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中(zhōng)没(méi)有暗物(wù)质，图(tú)形看(kàn)起(qǐ)来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质(zhì)的增(zēng)加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和(hé)谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架(jià)，就(jiù)很(hěn)好地解释了很(hěn)多(duō)不同的观测(cè)结果。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存(cún)在着某种类型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的(de)电磁(cí)作用，只通过(guò)引力来(lái)相互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能够找(zhǎo)到这种粒子的(de)存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什么？科(kē)学家(jiā)们(men)已经提出(chū)了数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而(ér)要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要(yào)的实(shí)验(yàn)方式也不相同。在过(guò)去(qù)的几(jǐ)十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了(le)超过(guò)50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现，除了一(yī)个地方，意大(dà)利(lì)的(de)格兰(lán)萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的(de)地(dì)学实验室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科学(xué)家声称(chēng)观(guān)测到了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们发现了一个有趣的事情。探测(cè)率会在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年(nián)当中每年都是一(yī)样(yàng)。一些科学家(jiā)认为(wèi)这可(kě)能是人类发现暗物(wù)质的第(dì)一个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质(zhì)会产(chǎn)生周期(qī)性(xìng)的(de)年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那么如(rú)果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地(dì)球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的(de)方向与太(tài)阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向是一(yī)致(zhì)的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到(dào)完(wán)全一致，这是(shì)理论(lùn)上地球穿越暗物质流(liú)最快的(de)时段(duàn)。而在11月份，又恰好达(dá)到(dào)了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际的情(qíng)况中，太阳(yáng)系相对银河(hé)系的平(píng)面呈(chéng)现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但是这并(bìng)不(bù)影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人员们所观(guān)测到(dào)的周期性信号。当(dāng)然(rán)也可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度周期(qī)信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也(yě)符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了一个几乎相同(tóng)的实验室，这里的(de)季节与(yǔ)之前的实验室(shì)正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过(guò)暗物质(zhì)流的(de)运动(dòng)特征和(hé)第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就(jiù)可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷申请结尾的恳请语怎么写，特此申请的特是什么意思斯(sī)罗曼”，它的主镜大小跟哈勃(bó)望(wàng)远镜相同(tóng)，但(dàn)它(tā)的(de)宽视场仪器(qì)提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理中(zhōng)心的科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗(àn)物(wù)质存在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有另一种神(shén)秘的(de)效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或(huò)者说是(shì)生命进化的(de)一个(gè)重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进(jìn)一(yī)步的证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个(gè)角(jiǎo)落的(de)行星(xīng)上(s申请结尾的恳请语怎么写，特此申请的特是什么意思hàng)，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造(zào)生命。当(dāng)然，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那(nà)么小伙(huǒ)伴们，你们(men)觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支(zhī)持是我更新(xīn)的(de)动力！

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