宇宙是“人为制造”的(de)？为何(hé)会存在科学无法解释(shì)的“暗(àn)物质(zhì)”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质存在(zài)的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过去的几十年当中进行了(le)超过(guò)50次的长(zhǎng)期实(shí)验(yàn)，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证据。除(chú)了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往(wǎng)后(hòu)的几百年(nián)来，当天(tiān)文(wén)学家们发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道(dào)出现(xiàn)异常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律(lǜ)的时候，他们(men)就会知道(dào)，周围一定有(yǒu)未知的天(tiān)体通过引力在(zài)摄(shè)动(dòng)它(tā)的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通过(guò)天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王(wáng)星的(de)发(fā)现都是应用万(wàn)有引力定律所取得(dé)重大天文成就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事情就(jiù)开(kāi)始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物(wù)理学家弗里茨(cí)兹威基正在(zài)研究和测量后发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系(xì)所组成的巨大星(xīng)系团(tuán)，这些星系(xì)被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方法，当两(liǎng)种(zhǒng)方法(fǎ)结果一(yī)致(zhì)，就可以(yǐ)确定其(qí)质量的范围(wéi)。

第一(yī)种是(shì)获得其(qí)"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系的光度。

第(dì)二种是动(dòng)力学质量(liàng)的计算(suàn)，是利用(yòng)光谱红移测量星系团中的各个星系相对(duì)于星系团(tuán)的运动(dòng)速度(dù)。当测量结果出来之后，兹(zī)威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟然(rán)是“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系(xì)团(tuán)有(yǒu)99%的质量(liàng)消(xiāo)失了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形式所存(cún)在(zài)，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现(xiàn)星系(xì)团中很多星系的(de)速度比理(lǐ)论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这些可(kě)见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的(de)引力是(shì)无法将它们(men)束缚(fù)在星系(xì)团内(nèi)的(de)，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神(shén)秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用(yòng)，这种力(lì)量来源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基(jī)提出了(le)这(zhè)样(yàng)部分不可见的(de)暗质，它不(bù)发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝(jué)大部分的(de)质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直(zhí)到40年(nián)之(zhī)后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才再一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在(zài)观(guān)测仙女座星系中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却(què)让(ràng)人感(gǎn)到不可思议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增(zēng)加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度(dù)几(jǐ)乎保(bǎo)持不变。可(kě)是根据(jù)牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中如果没有足够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们(men)，这些外(wài)围(wéi)的恒星(xīng)早就被(bèi)甩到宇宙当(dāng)中(zhōng)了。基于(yú)这种现象，科学家(jiā)们会使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的(de)方(fāng)法来解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这(zhè)种方(fāng)法就是(shì)测(cè)量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是(shì)科学家们(men)通过射电望远镜测(cè)量了(le)距(jù)离星系中(zhōng)心更远距离(lí)的氢(qīng)元素(sù)，发现(xiàn)它们(men)的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行(xíng)计算，太阳(yáng)系(xì)的运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上(shàng)，太阳系(xì)正在以(yǐ)220千米/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕银河系(xì)旋(xuán)转，这个实(shí)际速度远远大于理论(lùn)速度，那么(me)产生以上这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原(yuán)因很(hěn)可能(néng)就是存在着一(yī)种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的(de)引力(lì)效应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越(yuè)多(duō)的研(yán)究人员开始相(xiāng)信暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒(héng)星(xīng)轨道(dào)的速度(dù)，估算在(zài)星系(xì)当中暗物质的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个(gè)现象的原因。在一项新的研究(jiū)当中，科学家(jiā)们(men)发现，几乎(hū)没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中存(cún)在的恒(héng)星数量却只有银河系的千(qiān)分之一(yī)。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科学家们(men)使用(yòng)最(zuì)先进的望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是(shì)可以(yǐ)用正常的(de)物(wù)质和力学定律来解释的。那么(me)又有人提出，也(yě)许该星系的(de)暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的(de)是(shì)，它的(de)附近没(méi)有任何星系存在(zài)。造(zào)成这些现象(xiàng)的除了暗物(wù)质的(de)假说之外，另一种可(kě)能就是人类对引力的理解还不(bù)够(gòu)全面，引力(lì)很(hěn)可能在不同(tóng)尺度空间中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的，这意(yì)味着在行星系尺度中的(de)天(tiān)体(tǐ)会沿着它(tā)们的轨道(dào)，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互作用则是不同的(de)方式。对于在星系团之间(jiān)的相互(hù)作用，科学家还(hái)引入了(le)外部(bù)场效应的概(gài)念，指的是(shì)在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意(yì)味着我(wǒ)们需要对(duì)现在的物理定律进(jìn)行修正，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于暗物质存(cún)在(zài)的其他的理论证据(jù)，这(zhè)些理论证据是蒙德理(lǐ)论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径(jìng)向距(jù)离(lí)为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成，类似这样的星团(tuán)，它们(men)大部(bù)分的普通一什么颗粒填量词二年级，一什么颗粒填量词？质(zhì)量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导(dǎo)致温度(dù)的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，在碰(pèng)撞之后，子弹星系团(tuán)大(dà)部分的质(zhì)量将(jiāng)位于(yú)所有(yǒu)这些气体所在(zài)的中(zhōng)间区(qū)域(yù)。那么我们通过(guò)什(shén)么来(lái)验证它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远(yuǎn)镜传回(huí)了(le)宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片中我们(men)可(kě)以(yǐ)明显地(dì)看到(dào)很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生了巨大(dà)的形变。其实这些星(xīng)系本身并不(bù)是真的(de)被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨(jù)大的天体遮挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西(xī)的引力，会(huì)使身后更(gèng)遥远星(xīng)系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是(shì)超(chāo)大质量(liàng)的(de)黑洞(dòng)或者是暗(àn)物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不(bù)是在(zài)中间，而(ér)是在两侧。所以最好的(de)解释(shì)方法(fǎ)就是(shì)当星团发(fā)生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到的质量气体被卡在了中间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了(le)这个区域，并(bìng)在两边(biān)形(xíng)成了引力(lì)透(tòu)镜。对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为是暗(àn)物质(zhì)存在的迄今(jīn)为止最(zuì)好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空(kōng)间(jiān)背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表(biǎo)示温度较高(gāo)的(de)区域(yù)，蓝色则表示(shì)相对(duì)较冷的(de)区域，但实(shí)际上它们之(zhī)间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们(men)通(tōng)过(guò)对前景背景分离(lí)后的二值(zhí)图像进行连通域提取和标记之(zhī)后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该(gāi)是这(zhè)样的(de)，而随着(zhe)暗(àn)物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会(huì)减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波(bō)背景(jǐng)辐(fú)射(shè)的测(cè)量(liàng)值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物(wù)质(zhì)比例是一致的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单的理论框(kuāng)架，就(jiù)很好地(dì)解释了很多不同的(de)观测(cè)结果。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它(tā)们不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力(lì)来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存(cún)在，就相当于找到了(le)暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什么？科学家(jiā)们已经提出了数十(shí)种的(de)假想目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所需要的实(shí)验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过50次的(de)实验，却(què)没有任(rèn)何实质性的发现，除(chú)了一个(gè)地(dì)方(fāng)，意大利的(de)格兰萨索山，隶(lì)属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上(shàng)最大(dà)的(de)地学(xué)实验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学(xué)家声称(chēng)观(guān)测到(dào)了(le)某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一个有趣的事(shì)情。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样(yàng)。一些科(一什么颗粒填量词二年级，一什么颗粒填量词？kē)学(xué)家(jiā)认为这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物质会产生(shēng)周期(qī)性的(de)年(nián)度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银(yín)河(hé)系进(jìn)行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意(yì)味(wèi)着(zhe)我们也在(zài)以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的(de)时候，地(dì)球(qiú)与(yǔ)太阳(yáng)的(de)方向正好(hǎo)达到完全一致，这是(shì)理论(lùn)上地(dì)球穿越(yuè)暗(àn)物质流(liú)最快的时段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河系(xì)的平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研究(jiū)人员们所(suǒ)观(guān)测到的周期性信(xìn)号。当然也可能(néng)有其他的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游客(kè)的(de)数(shù)量也符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在(zài)南半(bàn)球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同(tóng)的(de)实(shí)验(yàn)室，这里的季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地(dì)球穿(chuān)过暗物质流的运(yùn)动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据(jù)了(le)。但是由于这个(gè)实验(yàn)室刚刚建成(chéng)不久(jiǔ)，所以截至目前还无(wú)法提供相(xiāng)应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台新的望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的奥秘，对(duì)于探测(cè)的结果，我们(men)只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米实验室(shì)粒(lì)子天体物(wù)理(lǐ)中心的科学家丹琥珀(pò)和贾森斯(sī)特(tè)芬研究发现，如(rú)果暗物质存在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或者说是生(shēng)命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会不(bù)会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物质正在(zài)通(tōng)过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这(zhè)些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存(cún)在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗(àn)物质到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请点赞，你的(de)支持是我更(gèng)新(xīn)的动力！

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