宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何(hé)会存(cún)在科学(xué)无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的(de)证据，科学家们在过(guò)去的几十年当中进行了(le)超(chāo)过(guò)50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任(rèn)何的有效证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版(bǎn)的(de)自然哲学数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克(kè)牛(niú)顿发表了万有引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律。往后(hòu)的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家们(men)发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知的(de)天(tiān)体通过引力在摄动它的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通过天王星(xīng)运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在(zài)。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发现都是应(yīng)用(yòng)万有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得(dé)重(zhòng)大天文(wén)成就(jiù)的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度(dù)当中，可(kě)当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹威(wēi)基正在研究和测(cè)量后发星系(xì)团的(de)质量(liàng)。这是一个由数千(qiān)个星(xīng)系所组成的巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束(shù)缚在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法结(jié)果一致，就可(kě)以确定其(qí)质量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数(shù)据(jù)是测量各个星(xīng)系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力(lì)学质(zhì)量的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中的各个星系相(xiāng)对于星系(xì)团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系(xì)团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见光的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的(de)速度比(bǐ)理(lǐ)论上要快得(dé)多，按照牛(niú)顿的运动(dòng)学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应(yīng)该被(bèi)抛出星系团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力量在起作(zuò)用，这(zhè)种力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了这样(yàng)部分不可(kě)见的暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇(yǔ)宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量(liàng)。只是当(dāng)时的(de)人(rén)们对这(zhè)样的一种(zhǒng)说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座(zuò)星系中(zhōng)的(de)恒(héng)星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中(zhōng)心越远的恒星在其(qí)轨道上的运(yùn)行速(sù)度就会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测的结(jié)果却(què)让人感到(dào)不(bù)可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果没(méi)有足够大的(de)质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围(wéi)的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这(zhè)种现象，科学家(jiā)们会(huì)使用一种相对标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是测量星(xīng)系(xì)当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中(zhōng)心的距(jù)离(lí)，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气(qì)体的(de)旋转速度。如果出(chū)现(xiàn)异(yì)常的(de)结果(guǒ)，就认为是(shì)由暗物质的力(lì)量(liàng)进入其中。

于是科(kē)学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离太原私立小学有哪些，太原私立小学有哪些排名星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿(dùn)的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于银(yín)河(hé)系的(de)第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度(dù)应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕银河系(xì)旋转，这个实际速度(dù)远远大于(yú)理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加速度的原因(yīn)很可能就是(shì)存在着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引(yǐn)力效应(yīng)将星系(xì)聚集在了(le)一起。

也是(shì)从这时开始，越来(lái)越多的研(yán)究(jiū)人员开始相信暗(àn)物质的存(cún)在。科学家根据星系外恒(héng)星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估(gū)算(suàn)在星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)暗(àn)物(wù)质的质量占整(zhěng)个星系(xì)质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个现(xiàn)象的原(yuán)因(yīn)。在一项(xiàng)新的研究(jiū)当(dāng)中(zhōng)，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星(xīng)之(zhī)间，也(yě)会出现(xiàn)速(sù)度上的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文学家还发现了一个(gè)反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离(lí)地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但是星(xīng)系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使(shǐ)用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和(hé)力学(xué)定律来(lái)解释的。那么又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另(lìng)一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附(fù)近没(méi)有(yǒu)任何星(xīng)系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的(de)假(jiǎ)说(shuō)之(zhī)外(wài)，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很可(kě)能(néng)在不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作方式是不同的(de)，这意(yì)味(wèi)着在(zài)行(xíng)星(xīng)系尺度中的(de)天(tiān)体会沿着它们的轨道，按(àn)照我们所理解的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星系和星团的(de)尺度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式(shì)。对(duì)于在星系(xì)团之间(jiān)的(de)相互作用，科学家还引(yǐn)入(rù)了外(wài)部(bù)场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万光(guāng)年的(de)规(guī)模上，巨大的质(zhì)量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们(men)需要对现在的物理定律进行(xíng)修(xiū)正，这(zhè)些发现也让很(hěn)多人认为暗(àn)物(wù)质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗(àn)物(wù)质存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部(bù)分的普通质量都在星系(xì)的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的(de)时(shí)候，星(xīng)际气体的相互(hù)作用(yòng)就会(huì)导致温度的急剧(jù)升高，速度大幅(fú)降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这些气体所(suǒ)在(zài)的中间区域。那么(me)我们通(tōng)过什(shén)么来验证它的质量区(qū)域到底(dǐ)是不是(shì)集中(zhōng)在(zài)中间(jiān)呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹姆斯(sī)韦伯太空(kōng)望(wàng)远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中(zhōng)第(dì)一张全彩的(de)高清(qīng)照(zhào)片，在照片中我(wǒ)们(men)可(kě)以明显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形变。其实这(zhè)些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲(qū)了，也不是韦伯(bó)望远镜出了(le)什么问题(tí)，而(ér)是这样(yàng)极遥(yáo)远的天(tiān)体和我们地球上(shàng)的观(guān)测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个(gè)超(chāo)大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥(yáo)远星(xīng)系的(de)光都发生了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是(shì)引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大质量区(qū)域并不是在(zài)中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是(shì)当星团(tuán)发(fā)生(shēng)全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到的质量气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透(tòu)镜。对子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老(lǎo)的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可(kě)见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿(chuān)越在(zài)宇宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分(fēn)表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，太原私立小学有哪些，太原私立小学有哪些排名但实(shí)际上它(tā)们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们(men)通过对前景背景分(fēn)离后的二(èr)值图像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标记之后发现，如(rú)果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一(yī)些(xiē)峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波(bō)背景辐(fú)射的测量值，我们(men)需要(yào)的暗(àn)物(wù)质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的(de)5倍(bèi)。这个数(shù)字与解(jiě)释(shì)星系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架(jià)，就很好(hǎo)地(dì)解(jiě)释了很多不同的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的(de)本(běn)质就是宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种(zhǒng)类(lèi)型的粒(lì)子，它(tā)们不(bù)参与任何其他(tā)的(de)电磁作用，只(zhǐ)通过引力来(lái)相互(hù)作用(yòng)。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的存在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的实(shí)际证据。这(zhè)种粒子到底是什(shén)么？科学家(jiā)们已经提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这些不同的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不(bù)相同。在(zài)过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规(guī)物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了(le)超过50次的实(shí)验(yàn)，却没有任何实(shí)质性的发(fā)现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井当中，藏(cáng)着地(dì)球上最大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收(shōu)集(jí)，人们发现了一个有趣的(de)事情。探测率会(huì)在(zài)每(měi)年的6月份(fèn)达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每(měi)年都是一样。一些(xiē)科学家认为(wèi)这可(kě)能是人(rén)类发现暗物质的(de)第一(yī)个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物(wù)质会(huì)产生周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我们讲了太阳(yáng)系正在(zài)以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕着银河系(xì)进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味着(zhe)我们也在以(yǐ)这样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流，这个(gè)过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳(yáng)的方向与太(tài)阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是(shì)一致的，而(ér)另外半年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地球与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最快的时(shí)段。而(ér)在11月(yuè)份，又(yòu)恰(qià)好达到了最慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的(de)情况中，太阳系相对银河(hé)系的平(píng)面呈现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的(de)有(yǒu)效性。

因(yīn)此科学(xué)家(jiā)认为这(zhè)可以用来解释，研究人员(yuán)们所观测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其(qí)他的情况，造成这种年度周期信号的差(chà)异也(yě)可能是温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚(shèn)至(zhì)连意(yì)大利(lì)游(yóu)客的数量也(yě)符合这个周(zhōu)期的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学(xué)家(jiā)们又在(zài)南(nán)半球(qiú)建立了(le)一(yī)个几乎(hū)相(xiāng)同的实验室(shì)，这里的季(jì)节与之前的实验室(shì)正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里可(kě)以得到(dào)相同的信号(hào)，就(jiù)可以成(chéng)为暗物(wù)质所存(cún)在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野是哈勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)其中(zhōng)一个关键的(de)用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探(tàn)测的(de)结果，我(wǒ)们(men)只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它们极(jí)有可能(néng)拥有另一种神秘(mì)的(de)效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或者说是生(shēng)命进化的(de)一个重要因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会(huì)不会意味着人类并不(bù)孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在(zài)通过(guò)这样的(de)效应创(chuàng)造(zào)生命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗(àn)物(wù)质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持(chí)是我更新的动力！

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