宇宙是“人为制造”的？为何会(huì)存在(zài)科学(xué)无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是(shì)什么(me)？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但是却没有(yǒu)发现任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年出(chū)版(bǎn)的自然哲学(xué)数学原理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿发表了(le)万有引(yǐn)力定律，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动(dòng)的(de)规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不(bù)符合(hé)万有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们就会(huì)知(zhī)道，周围一(yī)定(dìng)有未(wèi)知的天(tiān)体通过引力(lì)在摄动(dòng)它(tā)的(de)轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得重(zhòng)大(dà)天文成就的例子。但是这些发(fā)现(xiàn)都是在(zài)恒(héng)星系统(tǒng)的尺度(dù)当中(zhōng)，可(kě)当我们上升到星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家弗里茨兹(zī)威基(jī)正在(zài)研(yán)究和测(cè)量(liàng)后发星系团(tuán)的(de)质量。这是(shì)一个由数千个星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星(xīng)系(xì)团的(de)质量一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方(fāng)法结果(guǒ)一(yī)致，就(jiù厦门是几线城市呢)可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度学的(de)质量"，需(xū)要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学(xué)质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系(xì)相(xiāng)对于(yú)星系团的(de)运(yùn)动(dòng)速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存在，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测量(liàng)速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理论上要快(kuài)得多(duō)，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学(xué)定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星(xīng)系的质(zhì)量所(suǒ)产生的(de)引力是无(wú)法(fǎ)将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内的(de)，它(tā)们早就应该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了(le)，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维(wéi)基提出(chū)了这样(yàng)部(bù)分不可见(jiàn)的(de)暗质，它不(bù)发散光、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分(fēn)的质量。只(zhǐ)是当(dāng)时的人们对这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到(dà厦门是几线城市呢o)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾(bīn)和(hé)肯(kěn)特福(fú)特在观测(cè)仙女座星系(xì)中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距(jù)离中(zhōng)心越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运(yùn)行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他(tā)们观(guān)测的结果却让(ràng)人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与中心距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎(hū)保持不变。可(kě)是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引力定(dìng)律(lǜ)，在星系当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的方法(fǎ)来(lái)解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测(cè)量(liàng)星系当中气(qì)体在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心的距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其(qí)中。

于是科学家们(men)通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离(lí)星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银(yín)河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根据万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律进(jìn)行(xíng)计算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕银河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的(de)原因(yīn)很可能(néng)就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应(yīng)将星系(xì)聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来(lái)越多(duō)的研(yán)究(jiū)人(rén)员开始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家(jiā)根(gēn)据星(xīng)系外恒星轨道的(de)速度，估(gū)算(suàn)在星(xīng)系(xì)当中暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可以(yǐ)解释(shì)这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项新的(de)研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的(de)遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发(fā)现(xiàn)了(le)一(yī)个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿光年，大(dà)小和银(yín)河(hé)系不(bù)多，但是星系(xì)当中存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离(lí)析(xī)。但(dàn)是(shì)科学家们使用最先进的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物(wù)质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人(rén)提出(chū)，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附近的另一个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是(shì)，它的附近(jìn)没(méi)有任(rèn)何星系(xì)存在。造成这些现象的(de)除(chú)了(le)暗物(wù)质的假说之(zhī)外，另一种可(kě)能就是人类(lèi)对引力的(de)理(lǐ)解还(hái)不(bù)够全面(miàn)，引(yǐn)力(lì)很可能在不(bù)同尺度空间(jiān)中的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行星系尺度(dù)中(zhōng)的天(tiān)体会(huì)沿着它们的(de)轨道，按照我们所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力之间的相互作用则是(shì)不(bù)同的(de)方(fāng)式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科(kē)学家还引入(rù)了外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万(wàn)光年(nián)的(de)规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物质假(jiǎ)说理(lǐ)论就此终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其(qí)他的理论证据，这些(xiē)理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为(wèi)37亿(yì)光年的(de)子(zi)弹星系团，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似(shì)这(zhè)样(yàng)的星团，它们(men)大部(bù)分的普通质量都在星系的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气(qì)体(tǐ)的相互(hù)作用就会导致温度的急剧(jù)升高，速度(dù)大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞(zhuàng)之(zhī)后(hòu)，子(zi)弹星(xīng)系团大部分的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这(zhè)些气体(tǐ)所在的(de)中间区域。那么我们通(tōng)过(guò)什么来(lái)验证它的质(zhì)量区域到(dào)底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高(gāo)清(qīng)照(zhào)片，在照片中我们可以明显(xiǎn)地(dì)看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了(le)巨大的形(xíng)变。其实这(zhè)些星系本(běn)身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么(me)问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观(guān)测者之(zhī)间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大(dà)质(zhì)量的东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了扭曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的天体可(kě)能(néng)是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹星系团观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大(dà)质量区域并不是(shì)在中间，而(ér)是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释(shì)方法就是当(dāng)星团发生全部(bù)的(de)碰撞时，可被观(guān)测到(dào)的质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并(bìng)在(zài)两边(biān)形成了引力透镜。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在的迄今为止(zhǐ)最(zuì)好的(de)理论证(zhèng)据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇(yǔ)宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间(jiān)背(bèi)景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的(de)温差只有万分之(zhī)一。

科(kē)学家们通过对(duì)前景背景分离后的(de)二(èr)值(zhí)图(tú)像进行连通(tōng)域提取和标记(jì)之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来(lái)不应该(gāi)是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数(shù)字与解(jiě)释星系(xì)当中(zhōng)恒(héng)星运(yùn)动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意味着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论(lùn)框(kuāng)架，就很(hěn)好(hǎo)地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不参与任何其他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到这种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了暗(àn)物质存在(zài)的实际证据(jù)。这种粒(lì)子到底是(shì)什么？科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的(de)假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的(de)目标粒子所需要的(de)实验方式(shì)也不(bù)相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没有任何实(shí)质性的发(fā)现，除了一(yī)个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当中，藏着地球上最大的(de)地(dì)学(xué)实验室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一(yī)直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质(zhì)粒子的(de)周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年(nián)以(yǐ)来，这里的(de)科学家声(shēng)称观测到了(le)某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人(rén)们发(fā)现了一个有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年的(de)6月份(fèn)达(dá)到峰(fēng)值，然后在11月降(jiàng)到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学家认为这可(kě)能是(shì)人类发现暗物质的第一(yī)个直(zhí)接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么(me)暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着暗(àn)物质流，这个(gè)过程中会产生相应的(de)振荡(dàng)，同(tóng)时地球又以30公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所以有(yǒu)半年的时间，地球围绕(rào)太阳的(de)方向与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方向是一致的，而另外(wài)半年则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月份(fèn)的(de)时候，地(dì)球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一(yī)致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流(liú)最快(kuài)的时段。而(ér)在11月(yuè)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(duì)银(yín)河系(xì)的(de)平(píng)面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是厦门是几线城市呢这并不(bù)影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究人员们(men)所观(guān)测到的周期性信号(hào)。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚(shèn)至连(lián)意大利游客的(de)数量也符(fú)合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建立了一个(gè)几乎相(xiāng)同的实(shí)验室，这(zhè)里的季节(jié)与之(zhī)前(qián)的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征和第(dì)一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得(dé)到相同的(de)信号(hào)，就可以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力(lì)的证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无(wú)法(fǎ)提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈(hā)勃望远镜(jìng)相同(tóng)，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器提(tí)供的视野(yě)是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个关键的用途就(jiù)是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以待了(le)。费米实验(yàn)室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存(cún)在，它(tā)们极(jí)有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质效(xiào)应，会支持宇宙当中(zhōng)生命(mìng)的(de)诞生，或者说是生命进(jìn)化(huà)的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的(de)暗物质会(huì)不会意味着人(rén)类(lèi)并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的效应创造(zào)生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大前提(tí)是要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗物质到底存不(bù)存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新的动(dòng)力！

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