宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何(hé)会存在科学(xué)无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是什么(me)？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存(cún)在(zài)的证(zhèng)据，科学家们在过去的(de韵母带ao的字有哪些，带韵母ao的字有哪些字)几十年当中进行了超过(guò)50次的长期实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据(jù)。除(chú)了(le)一个地方(fāng)，在(zài)1687年(nián)出版的自然哲学数学(xué)原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它揭示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来(lái)，当(dāng)天文学家(jiā)们发现某些天(tiān)体运行轨道(dào)出现异(yì)常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王(wáng)星运行(xíng)轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王(wáng)星的(de)发现都是应用万有引力定律(lǜ)所(suǒ)取得(dé)重大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在(zài)恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系或(huò)者是星团的尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威(wēi)基正(zhèng)在研究和测量(liàng)后(hòu)发星系(xì)团的质量(liàng)。这是(shì)一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起。测量(liàng)星系团的(de)质量(liàng)一般会(huì)使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两(liǎng)种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就(jiù)可以韵母带ao的字有哪些，带韵母ao的字有哪些字确定其质量的(de)范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光度(dù)。

第二种是(shì)动力(lì)学质量的(de)计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的各个星系相对于星系团(tuán)的运动速(sù)度。当测量结果出来之(zhī)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。这意味着，后发座星系(xì)团有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不(bù)以可见光的形式(shì)所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在(zài)测(cè)量速度的(de)过(guò)程中，兹威(wēi)基发(fā)现(xiàn)星系团中很多(duō)星系的速度比理论(lùn)上要(yào)快得(dé)多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这些可(kě)见(jiàn)星系(xì)的质量所产(chǎn)生(shēng)的引(yǐn)力(lì)是(shì)无法将它们束缚(fù)在星(xīng)系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外(wài)了(le)，除(chú)非有一种神秘的(de)力量(liàng)在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发(fā)散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们(men)却占据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说(shuō)法(fǎ)不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这个(gè)词(cí)才再(zài)一(yī)次出现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福特(tè)在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就会越慢(màn)。但(dàn)是(shì)他们观(guān)测的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持(chí)不变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够大(dà)的质量来吸(xī)引它们，这(zhè)些(xiē)外围的(de)恒星早就被甩到(dào)宇宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用一(yī)种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是(shì)测量星系(xì)当(dāng)中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其(qí)中。

于(yú)是(shì)科学家们通(tōng)过(guò)射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距(jù)离星(xīng)系中(zhōng)心更远距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的(de)力学(xué)定律(lǜ)。我们的太阳系也不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度(dù)应该(gāi)是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实(shí)际速度远远大于(yú)理论速度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种向心加(jiā)速度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物(wù)质(zhì)的引力效(xiào)应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研(yán)究人(rén)员开始(shǐ)相(xiāng)信暗物(wù)质(zhì)的(de)存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速(sù)度，估算在(zài)星系当中暗物质的(de)质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一(yī)项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学(xué)家们(men)发现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之(zhī)间(jiān)，也会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球大约2.5亿(yì)光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该星系必须存在(zài)暗物(wù)质，否则就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科学家(jiā)们使用(yòng)最(zuì)先进(jìn)的望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质和力学定律来解释(shì)的。那么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附近的另一(yī)个大星(xīng)系(xì)剥离了。奇怪的(de)是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这(zhè)些现象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能(néng)就是人类对引力的理解还不够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同(tóng)尺度空间(jiān)中的工作方(fāng)式是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式(shì)运动(dòng)。但是上升到(dào)星系和星团的(de)尺度，引力(lì)之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学(xué)家还(hái)引入了外部场效应(yīng)的概念，指的(de)是(shì)在数百万光年的规模上，巨大的(de)质量(liàng)之间会产生对彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这(zhè)些发(fā)现也(yě)让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释(shì)的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它(tā)们大部分的(de)普通(tōng)质量都(dōu)在星系的气体(tǐ)当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里(lǐ)/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用(yòng)就会(huì)导致温度的急(jí)剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)大部(bù)分的(de)质量将位于所有这(zhè)些气体所(suǒ)在的(de)中间区域(yù)。那么我(wǒ)们通过什(shén)么来验证(zhèng)它(tā)的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第(dì)一张全(quán)彩的高清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地看到很多星系似乎(hū)被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形变(biàn)。其(qí)实这些星(xīng)系本(běn)身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什(shén)么问题，而(ér)是(shì)这样极遥(yáo)远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们(men)地球上(shàng)的观测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质(zhì)量的东西的(de)引力，会(huì)使身后更遥远星系的光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能(néng)是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或(huò)者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹(dàn)星系团观测(cè)的时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并(bìng)不(bù)是在中间，而(ér)是在两侧。所(suǒ)以最好的解释(shì)方法(fǎ)就是当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通(tōng)过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认(rèn)为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光(guāng)终(zhōng)于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波(bō)辐射。其中红(hóng)色的部(bù)分表示温(wēn)度较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但实(shí)际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一(yī)。

科(kē)学家(jiā)们(men)通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离后的二(èr)值图像进行连(lián)通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不(bù)应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐(fú)射的测量(liàng)值(zhí)，我们需(xū)要的(de)暗物质(zhì)大约是(shì)普通(tōng)物质(zhì)的5倍。这个(gè)数(shù)字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗(àn)物质(zhì)比例(lì)是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很好地解释了很(hěn)多不同的(de)观(guān)测结果。而暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在(zài)着某(mǒu)种类(lèi)型的(de)粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用(yòng)，只通(tōng)过引(yǐn)力(lì)来(lái)相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相当于(yú)找到了暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什么(me)？科学家们已经提出了数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要(yào)寻(xún)找这些不(bù)同的目标(biāo)粒子所需要的实验方式也不相同(tóng)。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不(bù)会与(yǔ)常(cháng)规物质(zhì)相(xiāng)互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学(xué)家(jiā)们已(yǐ)经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何实韵母带ao的字有哪些，带韵母ao的字有哪些字质性的发现，除了一个地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大的(de)地学实验(yàn)室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高(gāo)的探测(cè)器(qì)，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里的科(kē)学家声称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数据收(shōu)集，人们发现(xiàn)了(le)一个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且在20年(nián)当(dāng)中每(měi)年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人(rén)类(lèi)发现暗物质的第一(yī)个直接证据。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质会产(chǎn)生周期(qī)性的年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕太阳进(jìn)行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的(de)时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳(yáng)的(de)方向与太阳环绕(rào)银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达(dá)到完全一致，这(zhè)是(shì)理(lǐ)论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不(bù)影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因此科学(xué)家(jiā)认为这可(kě)以用来(lái)解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可(kě)能(néng)有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这种年度周(zhōu)期信号的差(chà)异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的数(shù)量也符合这个(gè)周(zhōu)期的(de)规律。

所以，科学家们又在(zài)南(nán)半球建立了一个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的(de)实验室正好相反(fǎn)，而在(zài)这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一个(gè)实验室(shì)是一样(yàng)的。

因此，如果在(zài)这里可(kě)以得到(dào)相同的信(xìn)号，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非(fēi)常(cháng)有力(lì)的证据了。但是由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无法提供相应(yīng)的数据(jù)支持。另(lìng)外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个关键的用途(tú)就(jiù)是(shì)探索暗(àn)物质背后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验(yàn)室粒子(zi)天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学(xué)家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特(tè)芬研(yán)究发(fā)现，如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质存(cún)在，它们极有可(kě)能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会(huì)支(zhī)持(chí)宇宙当(dāng)中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进化(huà)的一(yī)个重要因素。

如果这(zhè)一(yī)理论得到进一步的证(zhèng)实，那(nà)么遍布宇宙当中的(de)暗物质会不(bù)会意味着人类并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前(qián)提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实(shí)际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉(jué)得暗物质到底存不存(cún)在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力(lì)！

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