宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的？为(wèi)何(hé日本男生姓名大全霸气，日本男生的姓名)会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物质又(yòu)究(jiū)竟(jìng)是什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次(cì)的(de)长期(qī)实(shí)验，但是却(què)没有发现任何(hé)的有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地方(fāng)，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲(zhé)学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了(le)宇宙中天(tiān)体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几百年来，当天文(wén)学(xué)家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨(guǐ)道出现(xiàn)异(yì)常，不符合万(wàn)有引力定律的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围一(yī)定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就通过天(tiān)王星(xīng)运行轨道的异(yì)常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取得重(zhòng)大天(tiān)文成就的例子(zi)。但(dàn)是(shì)这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升(shēng)到星系或者是(shì)星团(tuán)的(de)尺度，事情就开始变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这(zhè)是一个由(yóu)数千个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种是获(huò)得其"光(guāng)度学(xué)的质量"，需要的数(shù)据是测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二种是动力学质量的(de)计(jì)算(suàn)，是利用光(guāng)谱红移(yí)测量星系团中(zhōng)的(de)各个星系相对(duì)于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消(xiāo)失了(le)，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见光的形式所(suǒ)存在(zài)，我(wǒ)们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系(xì)团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得(dé)多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见(jiàn)星系的质量(liàng)所产生的引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内(nèi)的(de)，它们早就应该被(bèi)抛出星系(xì)团之外(wài)了，除(chú)非有(yǒu)一种神秘的力量在起作用(yòng)，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可见的(de)暗(àn)质，它不发(fā)散光、吸光(guāng)、反射(shè)光(guāng)，但(dàn)是它(tā)们(men)却占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大部分的质(zhì)量。只是(shì)当(dāng)时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到(dào)40年之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才再一(yī)次出现。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观(guān)测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在(zài)其轨(guǐ)道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他(tā)们观测的结(jié)果却让人感到(dào)不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不(bù)变(biàn)。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大(dà)的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种相对(duì)标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物质的(de)存在，这种方法(fǎ)就是(shì)测量星系(xì)当(dāng)中(zhōng)气体在X轴上距离(lí)星系(xì)中心的(de)距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出(chū)现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为是由(yóu)暗物(wù)质的(de)力量(liàng)进入其(qí)中。

于(yú)是科(kē)学家们通(tōng)过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量(liàng)了距(jù)离星系(xì)中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度并不符合牛顿的(de)力学定律。我们的(de)太阳系(xì)也(yě)不例外，太阳系位于(yú)银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳(yáng)系的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那么(me)产生(shēng)以上这种向心加速度的(de)原(yuán)因很可能就是存在着一(yī)种我们看不到的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来(lái)越多的研究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗物质的(de)存在(zài)。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的(de)速度，估(gū)算在星系当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是(shì)唯一可以解释(shì)这个现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们(men)发现，几乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距离地球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不多(duō)，但(dàn)是星系当中存(cún)在的恒(héng)星数量却(què)只有银河系的(de)千(qiān)分之一。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须(xū)存(cún)在(zài)暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但(dàn)是科学(xué)家们(men)使用最先进的(de)望远镜对其进行(xíng)了40个(gè)小时的(de)详(xiáng)细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以(yǐ)用正常的(de)物(wù)质和(hé)力学定律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该(gāi)星系的(de)暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的(de)是，它的附(fù)近(jìn)没(méi)有任何星系存在。造成这些现象的除了(le)暗物质的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对引力的理解还(hái)不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作方式是不同的，这意味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升到星(xīng)系(xì)和星团的尺度，引力(lì)之间(jiān)的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部(bù)场(chǎng)效应的概念，指的是(shì)在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之(zhī)间会产生对彼此(cǐ)特(tè)殊(shū)的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着我们需要对现(xiàn)在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多人(rén)认为暗物质假说理论就(jiù)此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)还有关(guān)于(yú)暗物质存在的其他的理论证据(jù)，这些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹(dàn)星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星(xīng)团，它们大(dà)部分的(de)普通质量都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时(shí)候，星际气体的相互作(zuò)用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大幅降低(dī)。所以在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部分的质量(liàng)将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我们(men)通(tōng)过(guò)什么来验证(zhèng)它(tā)的质量区(qū)域(yù)到底是不是(shì)集(jí)中在中间呢(ne)？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太(tài)空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在(zài)照(zhào)片中我们(men)可(kě)以明显(xiǎn)地看(kàn)到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这些(xiē)星系本身并不(bù)是真的被(bèi)扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天体和我们地球上的(de)观测者之间(jiān)。被一个质量超(chāo)级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的(de)光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的(de)天体可能(néng)是超大(dà)质量的黑(hēi)洞(dòng)或者(zhě)是暗物质。

所以当(dāng)人们(men)对子弹星系团观(guān)测的时(shí)候(hòu)，发(fā)现它的大(dà)质量区域(yù)并(bìng)不是在中(zhōng)间(jiān)，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好的解(jiě)释方法就是当星团(tuán)发(fā)生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可被观测到的质(zhì)量气体(tǐ)被(bèi)卡在(zài)了(le)中间(jiān)，暗物质则直(zhí)接(jiē)通过了这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子(zi)弹星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研(yán)究也被认(rèn)为是暗(àn)物(wù)质存(cún)在的迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多(duō)亿年之后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间背景上留下(xià)了各(gè)相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝(lán)色(sè)则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但实际(jì)上它们之间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科(kē)学家们通过对(duì)前(qián)景(jǐng)背景分离后的(de)二值图像进行连通域提取和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗(àn)物(wù)质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一些峰值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙(zhòu)微(wēi)波(bō)背景辐射的测(cè)量值，我(wǒ)们(men)需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系(xì)当中恒(héng)星运动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论框架，就很好地解(jiě)释(shì)了很多不同的(de)观测结(jié)果(guǒ)。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果能够找到(dào)这种(zhǒng)粒子的存(cún)在，就(jiù)相当于找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所需(xū)要的实验方式(shì)也不相(xiāng)同。在过(guò)去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常规(guī)物(wù)质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们(men)已经进行了超(chāo)过50次的实(shí)验，却(què)没有任何实(shí)质(zhì)性的(de)发现，除了(le)一个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三(sān)层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的(de)科学家声称(chēng)观测到(dào)了某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多年的数据(jù)收集(jí)，人(rén)们(men)发(fā)现了一个有趣的(de)事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的(de)6月份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中每年都是一样。一(yī)些科(kē)学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里/秒的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么如(rú)果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过(guò)程中会产(chǎn)生相应的振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕太(tài)阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河(hé)系的(de)方向是一致的，而(ér)另(lìng)外半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球(qiú)穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的(de)情(qíng)况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效性。

因此科(kē)学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人员们所(suǒ)观测到(dào)的周期(qī)性信(xìn)号。当然(rán)也可(kě)能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造成这种年度周期信号(hào)的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的实(shí)验室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运(yùn)动特征和第(dì)一(yī)个实验室是一样(yàng)的。

因此，如(rú)果在这里可以得(dé)到(dào)相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成为(wèi)暗物质所存在(zài)的非常有力(lì)的证据了。但(dàn)是由于(yú)这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以截至目(mù)前还无法提供(gōng)相(xiāng)应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一(yī)台新的(de)望远镜，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪(yí)器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个(gè)关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物理中心(xīn)的科(kē)学家丹琥珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森斯特(tè)芬研(yán)究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应(yīng)，这种(zhǒng)暗(àn)物(wù)质效应，会支持宇宙当(dāng)中生(shēng)命(mìng)的诞(dàn)生(shēng)，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步(bù)的证实，那么(me)遍布(bù)宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗物质会不(bù)会意味着人(rén)类(lèi)并不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某个角落(luò)的行星(xīng)上(shàng)，暗(àn)物(wù)质正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论(lùn)的大前(qián)提是(shì)要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗(àn)物质到底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新(xīn)的(de)动(dòng)力！

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