宇宙是“人(rén)为制造”的？为何会(huì)存(cún)在科(kē)学无(wú)法解释的“暗(àn)物质”？暗(àn)物质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的(de)证据，科学家们(men)在过去的(de)几十年当中进行了(le)超过50次的长期实验，但(dàn)是却没有发现任何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出(chū)版的(de)自然(rán)哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动的规律。往后的几百年(nián)来，当天文(wén)学家们发现某些天体运(yùn)行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符合万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律的(de)时候，他们就会知(zhī)道，周围一定(dìng)有未(wèi)知的天体通(tōng)过引力在摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星(xīng)的发现都(dōu)是应(yīng)用万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威基正在(zài)研究和测量后发(fā)星(xīng)系团的(de)质量。这是一个(gè)由数千个星系所组成(chéng)的巨大星系团(tuán)，这些(xiē)星系被引力(lì)束缚在一起。测(cè)量星系团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就可以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其(qí)"光度学(xué)的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个星系(xì)的光(guāng)度。

第二种是动力学质(zhì)量的计(jì)算，是(shì)利(lì)用光(guāng)谱红移测(cè)量星系团中的各个星系(xì)相对于星系团的运(yùn)动(dòng)速度(dù)。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发座星系团有99%的(de)质(zhì)量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的过程中，兹威基(jī)发现星(xīng)系团中(zhōng)很(hěn)多(duō)星系的速度(dù)比理(lǐ)论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动(dòng)学定律，仅靠(kào)这些可见星(xīng)系的质(zhì)量所产生的引力(lì)是无法将它们(men)束缚在星系团(tuán)内(nèi)的，它们早就应该(gāi)被抛出星(xīng)系团之外了(le)，除(chú)非有一种神秘的(de)力量(liàng)在起作(zuò)用，这(zhè)种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝(jué)大部分(fēn)的质量(liàng)。只是当时的人们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在观测(cè)仙(xiān)女(nǚ)座星(xīng)系中的恒(héng)星运动。理论上来说，距(jù)离(lí)中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们(men)观测的结果却(què)让人感到不可思议。

随(suí)着与中心距(jù)离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎保持不变。可是根据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律，在星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有(yǒu)足够(gòu)大(dà)的质量来(lái)吸引(yǐn)它们，这些(xiē)中国东八区有哪些城市 整个中国都在东八区吗外(wài)围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基(jī)于这种现(xiàn)象，科学家们(men)会使用一种相(xiāng)对标准的方法来(lái)解(jiě)释(shì)暗物质(zhì)的(de)存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离(lí)星(xīng)系中(zhōng)心的距离，以及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结果(guǒ)，就(jiù)认为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于(yú)是(shì)科学(xué)家们通过射电望远镜(jìng)测量了距离(lí)星系中心(xīn)更远距离的氢元素，发现它们(men)的旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们(men)的太阳系也不例外，太阳系(xì)位于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引力定律进(jìn)行计算(suàn)，太阳系的运(yùn)行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳(yáng)系正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际速度远远大(dà)于(yú)理论速度(dù)，那么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加速(sù)度(dù)的原因(yīn)很可(kě)能就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越(yuè)多的研究人(rén)员(yuán)开始相信暗物质的存在。科(kē)学(xué)家根据星(xīng)系外恒星轨(guǐ)道的速度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一可以解释这个现象的原因。在(zài)一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会出现(xiàn)速度(dù)上的(de)微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系的(de)千分之一。

所以在理论上(shàng)，该(gāi)星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使(shǐ)用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个小时(shí)的详细测量之后，发(fā)现星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可以(yǐ)用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学(xué)定(dìng)律来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的另一个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附(fù)近没有任(rèn)何星(xīng)系存在(zài)。造成(chéng)这些(xiē)现象的除了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就(jiù)是人类对(duì)引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是(shì)不同(tóng)的，这意味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天(tiān)体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理解(jiě)的方式运(yùn)动。但是上(shàng)升到(dào)星系和星(xīng)团的尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团(tuán)之间的相互作用，科学家还引入了(le)外部场效应的概念，指的是在(zài)数(shù)百万光(guāng)年的规模上，巨大(dà)的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要(yào)对现在的物(wù)理定律进行修(xiū)正，这些发现(xiàn)也让很多(duō)人认为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗(àn)物质存(cún)在的其他的(de)理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向(xiàng)距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似这样的(de)星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系的气(qì)体当(dāng)中。当星团(tuán)以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互(hù)作用就会(huì)导致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分(fēn)的(de)质(zhì)量(liàng)将(jiāng)位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区(qū)域(yù)。那么我们(men)通过什么来验证(zhèng)它(tā)的质(zhì)量(liàng)区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远镜传回(huí)了(le)宇宙(zhòu)当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片(piàn)，在照片(piàn)中我们(men)可以明显地(dì)看到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不是真的(de)被扭(niǔ)曲了(le)，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题(tí)，而(ér)是这样极遥远的天体和我们(men)地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系的光都发(fā)生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天体可能是超(chāo)大质量的黑洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们(men)对子(zi)弹星系团观测(cè)的时候，发现它的(de)大质量区域(yù)并不是在中间，而是(shì)在两侧(cè)。所以最好(hǎo)的解释(shì)方法就是当星团(tuán)发生全部的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观(guān)测到的质量气体(tǐ)被(bèi)卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质则直(zhí)接通过了(le)这个区域，并在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的(de)引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被认为是(shì)暗物质存在(zài)的迄今为止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于(yú)可以(yǐ)畅(chàng)通无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了各(gè)相同性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红色(sè)的部分表示温度较(jiào)高的区(qū)域(yù)，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较冷的区域(yù)，但实(shí)际(jì)上(shàng)它们之间的温差(chà)只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家们通过对(duì)前景背景分离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不(bù)应(yīng)该是这样的(de)，而(ér)随着暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值(zhí)的(de)幅度会减小(xiǎo)，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射(shè)的(de)测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物质大约(yuē)是普通物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物(wù)质中国东八区有哪些城市 整个中国都在东八区吗比例是(shì)一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单(dān)的理论框架，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结果。而暗物(wù)质的本(běn)质就是宇宙当中存在(zài)着某种类(lèi)型的粒子(zi)，它们不(bù)参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数十(shí)种(zhǒng)的假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需(xū)中国东八区有哪些城市 整个中国都在东八区吗要的(de)实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去(qù)的(de)几十年当中，人类(lèi)为了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何(hé)实质性(xìng)的(de)发(fā)现，除了一个地方，意(yì)大利的格兰萨(sà)索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大(dà)的地学(xué)实验室(shì)，这(zhè)个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层(céng)楼高的(de)探测器，一(yī)直致力(lì)于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测(cè)到了某种信号。经(jīng)过(guò)了20多年的数据(jù)收(shōu)集，人(rén)们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什么暗物(wù)质(zhì)会(huì)产生周期性的年(nián)度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河系进行移动，那(nà)么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程中(zhōng)会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速(sù)度围绕太(tài)阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外(wài)半年则与之相反。

而在(zài)6月(yuè)份(fèn)的时候，地球与太(tài)阳的(de)方向(xiàng)正好达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗(àn)物质流最(zuì)快的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际(jì)的情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银河系(xì)的(de)平面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这(zhè)个(gè)理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学家认为(wèi)这(zhè)可(kě)以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性信号。当然(rán)也可能有其他的(de)情况，造(zào)成这(zhè)种年度(dù)周期信号的差异也可能(néng)是(shì)温度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也(yě)符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立(lì)了一(yī)个几(jǐ)乎相(xiāng)同(tóng)的实(shí)验室，这里的季节与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相反(fǎn)，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征(zhēng)和(hé)第一(yī)个实(shí)验室是一(yī)样(yàng)的。

因此，如果(guǒ)在这里(lǐ)可以得到相同的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存在的非常有力的(de)证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚(gāng)刚建成不(bù)久，所(suǒ)以截至目前还无(wú)法提供(gōng)相(xiāng)应的数(shù)据支持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将会发射(shè)一(yī)台(tái)新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太(tài)空望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望(wàng)远镜其中一个关键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中心的(de)科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物(wù)质(zhì)存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的(de)效应(yīng)，这种暗(àn)物质效应，会支持宇宙当(dāng)中生命的诞(dàn)生，或者说是生命(mìng)进化的一(yī)个(gè)重(zhòng)要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行(xíng)星(xīng)上(shàng)，暗物(wù)质正在(zài)通过(guò)这样的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前提(tí)是要(yào)先找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力！

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