宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存(cún)在科学无法(fǎ)解释(shì)的(de)“暗物(wù)质(zhì)”？暗物质又究竟(jìng)是(shì)什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在(zài)的(de)证据，科学家们在过去的几十(shí)年当中进行(xíng)了(le)超过(guò)50次的(de)长(zhǎng)期实验(yàn)，但是(shì)却(què)没有(yǒu)发现任何的(de)有(yǒu)效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的(de)自然哲学数学(xué)原理一书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运动的规律。往后的(de)几(jǐ)百(bǎi)年来，当天文学家们发现某(mǒu)些(xiē)天(tiān)体运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引力定律的时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周围一定有未(wèi)知的天体通(tōng)过(guò)引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过天(tiān)王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的(de)存在。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都是应用(yòng)万有引力定律所取得(dé)重大(dà)天文成就的(de)例子。但(dàn)是这些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者是星团的(de)尺(chǐ)度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基(jī)正(zhèng)在研(yán)究和测量后发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的质量兰州理工大学是一本还是二本 兰州理工大学是211吗一般会使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其(qí)质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据(jù)是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相对于星(xīng)系团的运动(dòng)速度。当测量结(jié)果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并(bìng)不以可(kě)见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异(yì)的(de)是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的(de)速度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的质(zhì)量所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们早就(jiù)应(yīng)该被抛(pāo)出星系(xì)团之外了，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力(lì)量(liàng)来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们(men)却占据着宇宙中绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样(yàng)的(de)一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才(cái)再一(yī)次(cì)出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观(guān)测仙女座星系(xì)中的(de)恒星(xīng)运动。理论上来说(shuō)，距离中(zhōng)心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速(sù)度(dù)就会越慢。但(dàn)是他(tā)们(men)观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离的增加(jiā)，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保持(chí)不变。可是(shì)根据(jù)牛顿的万(wàn)有引力定律，在(zài)星系当中如果没有(yǒu)足够(gòu)大的质(zhì)量来(lái)吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中了。基于这(zhè)种现象，科(kē)学家们会使用一种相对标(biāo)准的(兰州理工大学是一本还是二本 兰州理工大学是211吗de)方法来解释暗物质(zhì)的存在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测(cè)量星系当中气体(tǐ)在X轴(zhóu)上距(jù)离星(xīng)系(xì)中心的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科(kē)学家们(men)通(tōng)过(guò)射电望远镜测量(liàng)了(le)距离星系(xì)中心更(gèng)远距(jù)离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并(bìng)不符合(hé)牛(niú)顿(dùn)的力学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不(bù)例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳(yáng)系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个(gè)实(shí)际速度远远(yuǎn)大(dà)于理论速度，那么(me)产生(shēng)以上这(zhè)种向心加(jiā)速(sù)度的原因(yīn)很可能就是存在着一种我们看不(bù)到(dào)的(de)物质，是这些暗物(wù)质的引力效应将星(xīng)系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开始(shǐ)相(xiāng)信(xìn)暗(àn)物(wù)质的(de)存在。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整(zhěng)个星(xīng)系质(zhì)量的(de)85%。但是(shì)，暗物(wù)质并(bìng)不是(shì)唯一(yī)可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新(xīn)的研(yán)究当中，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没有引(yǐn)力效应的(de)遥远(yuǎn)恒星之间，也(yě)会出(chū)现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大(dà)小和(hé)银河系不多，但是(shì)星系当中存在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河(hé)系的千分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上(shàng)，该(gāi)星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是科(kē)学家(jiā)们使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量之后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力学(xué)定律来解释的。那么又有人(rén)提(tí)出(chū)，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何(hé)星系(xì)存在(zài)。造成这些现象(xiàng)的除了(le)暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就是人(rén)类对引(yǐn)力的(de)理解还不够全面，引力很可(kě)能(néng)在(zài)不同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作方式是不(bù)同的，这意味着在行星系尺度(dù)中(zhōng)的(de)天体(tǐ)会(huì)沿着它们的(de)轨道(dào)，按照(zhào)我们所理解的方式运动。但(dàn)是(shì)上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互(hù)作用则是不同的(de)方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用，科学(xué)家还引(yǐn)入了外(wài)部(bù)场效(xiào)应的概念，指的是(shì)在(zài)数(shù)百万光年的规(guī)模上，巨大的质量之间会产(chǎn)生(shēng)对彼此特(tè)殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成立，这意(yì)味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的物(wù)理定律进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)还(hái)有关于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据(jù)，这些理论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它们(men)大(dà)部分的普通(tōng)质量都在(zài)星系的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时(shí)发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相互(hù)作用(yòng)就(jiù)会导致温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有这些气(qì)体(tǐ)所在的中间区(qū)域。那(nà)么(me)我们通过(guò)什么来验证它的质(zhì)量(liàng)区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前(qián)不(bù)久(jiǔ)，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在(zài)照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其(qí)实这些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭(niǔ)曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什(shén)么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测(cè)者之间(jiān)。被一个(gè)质(zhì)量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超大(dà)质量的(de)东西的引力(lì)，会使身后更(gèng)遥(yáo)远星系的光都发(fā)生了扭曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能是超大质量的(de)黑(hēi)洞或(huò)者是暗(àn)物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹星(xīng)系团观测的(de)时候(hòu)，发现它的大质量(liàng)区(qū)域并不是(shì)在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所以最好的解释方法就(jiù)是当星团发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质则直接通(tōng)过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透镜研究也被认为(wèi)是暗物质存(cún)在(zài)的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。经过(guò)了130多亿年之后(hòu)，这些(xiē)光在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同(tóng)性的(de)微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色(sè)的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示(shì)相(xiāng)对(duì)较冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的(de)温差(chà)只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过对前景背(bèi)景分(fēn)离后的(de)二值图像进行连通域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质(zhì)，图形看起来不应该(gāi)是这(zhè)样的(de)，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度(dù)会减小，才(cái)变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射的(de)测量值，我们需要的暗(àn)物质(zhì)大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与(yǔ)解(jiě)释星系(xì)当中恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论框架，就很好地(dì)解释(shì)了很多不(bù)同的观测结(jié)果。而暗物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒(lì)子(zi)，它们不参与任(rèn)何其(qí)他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相(xiāng)互(hù)作用。所(suǒ)以如果(guǒ)能够找到这种粒子(zi)的存(cún)在(zài)，就相当于找到(dào)了暗物质(zhì)存在的(de)实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想目(mù)标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子(zi)所(suǒ)需(xū)要(yào)的实(shí)验方式也不相同。在(zài)过去的几十年(nián)当中，人(rén)类为(wèi)了寻找这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的(de)“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任(rèn)何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上(shàng)最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个(gè)三层楼(lóu)高的探测器，一直致(zhì)力(lì)于寻(xún)找暗(àn)物质粒(lì)子的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的(de)科学家(jiā)声称观测到了某种信号(hào)。经(jīng)过了20多年的数据(jù)收集，人(rén)们发现(xiàn)了一个有(yǒu)趣(qù)的(de)事情。探(tàn)测率会在(zài)每(měi)年(nián)的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质的第(dì)一个直(zhí)接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质会产(chǎn)生(shēng)周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质(zhì)存在宇宙(zhòu)当中，这(zhè)意味着(zhe)我们也在以这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中会产生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的(de)时(shí)间，地球围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方(fāng)向正好(hǎo)达到完全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系(xì)的平面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其他的情况(kuàng)，造成(chéng)这(zhè)种(zhǒng)年度(dù)周(zhōu)期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大(dà)利游客(kè)的数量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又在南(nán)半球建立了一(yī)个几乎(hū)相同的实验室，这里的季(jì)节与之前的(de)实验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以得到相同的信(xìn)号(hào)，就可以成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力(lì)的证据了。但(dàn)是由于(yú)这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼(màn)”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相(xiāng)同(tóng)，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜(jìng)其(qí)中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就(jiù)是探索暗(àn)物质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于探测的结(jié)果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒子天体物(wù)理中心(xīn)的(de)科学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的诞(dàn)生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一(yī)步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不(bù)会意味着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应(yīng)创造(zào)生命。当然(rán)，这(zhè)些推(tuī)论的大(dà)前(qián)提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗(àn)物质到(dào)底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支持(chí)是我(wǒ)更新的(de)动力(lì)！

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