宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何(hé)会(huì)存在(zài)科学无法解释的(de)“暗(àn)物(wù)质(zhì)”？暗(àn)物(wù)质又究(jiū)竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在(zài)的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过去的几十(shí)年当中进行了超过50次(cì)的长期实验(yàn)，但是却(què)没有发(fā)现任何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自(zì)然哲学数(shù)学原(yuán)理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有引力(lì)定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不符合万有引力定律的(de)时候(hòu)，他们就会(huì)知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的天(tiān)体通(tōng)过引(yǐn)力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在(zài)。另外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取得重大天文成(chéng)就的例子(zi)。但是这(zhè)些发(fā)现都是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升到星(xīng)系或者是星(xīng)团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开(kāi)始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团的(de)质量。这是一个由(yóu)数千个星系所组成的巨(jù)大星(xīng)系团，这(zhè)些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团的(de)质量一般(bān)会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学的(de)质量(liàng)"，需(xū)要的数据(jù)是测(cè)量(liàng)各个(gè)星系的光度(dù)。

第(dì)二种(zhǒng)是动(dòng)力学(xué)质量(liàng)的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的各(gè)个(gè)星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力(lì)学质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的(de)400倍(bèi)。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的(de)质(zhì)量并不以可见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测量速度(dù)的(de)过(guò)程中，兹威基发现星系(xì)团中(zhōng)很多星系的速度比理(lǐ)论上要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力(lì)是无法(fǎ)将它们(men)束缚在星(xīng)系团(tuán)内的，它们早就应该被(bèi)抛出(chū)星系团之外(wài)了，除(chú)非(fēi)有(yǒu)一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的(de)物(wù)质。

据(jù)此，兹维基提出了(le)这(zhè)样(yàng)部分不可见的暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对这样(yàng)的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质”这个词才再一次(cì)出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特(tè)在观测仙女座星(xīng)系(xì)中(zhōng)的(de)恒星运(yùn)动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星(xīng)在其轨道上的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到(dào)不可思(sī)议。

随(suí)着与(yǔ)中心距(jù)离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力定律，在星系当(dāng)中(zhōng)如果(guǒ)没(méi)有(yǒu)足够大(dà)的(de)质量(liàng)来(lái)吸引它们，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到宇宙(zhòu)当中了。基于(yú)这种现(xiàn)象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的(de)方(fāng)法来解释暗物质的存(cún)在(zài)，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距(jù)离星系中心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如果出现(xiàn)异青岛农业大学专科在哪个校区，青岛农业大学专科在哪里？常的结(jié)果，就(jiù)认为(wèi)是(shì)由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了距离星系(xì)中(zhōng)心更(gèng)远距离的(de)氢元素，发现它们的旋转速度并不(bù)符(fú)合(hé)牛(niú)顿的力(lì)学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例(lì)外，太阳(yáng)系位于(yú)银河(hé)系的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有引(yǐn)力(lì)定律进行计算，太阳(yáng)系(xì)的(de)运行速度(dù)应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向(xiàng)心(xīn)加速度的原(yuán)因很可能就(jiù)是存在着一种我们(men)看不到(dào)的物质，是这(zhè)些暗物质的引力(lì)效(xiào)应(yīng)将星(xīng)系(xì)聚(jù)集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究(jiū)人员开始相信暗物质(zhì)的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道(dào)的(de)速度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物(wù)质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可以解(jiě)释(shì)这个现(xiàn)象的(de)原因。在一项新的研究当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星(xīng)之间，也(yě)会出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家(jiā)还发现(xiàn)了一个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银(yín)河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先进(jìn)的(de)望远镜对其进(jìn)行了(le)40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是(shì)可以用正常的物质(zhì)和力学定(dìng)律来解释的(de)。那么又有人(rén)提出(chū)，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质(zhì)，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附近的另一个(gè)大星系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造(zào)成这些现(xiàn)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(hái)不够(gòu)全(quán)面，引力很可能在(zài)不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是(shì)不同(tóng)的(de)，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)在行星系尺度中的天(tiān)体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解(jiě)的方式运动。但是上升(shēng)到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的(de)相互(hù)作用，科(kē)学家还引入了外部(bù)场(chǎng)效应的(de)概念，指的是在数百万光(guāng)年(nián)的规模上，巨大的质(zhì)量之间会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊的(de)效(xiào)果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我们(men)需(青岛农业大学专科在哪个校区，青岛农业大学专科在哪里？xū)要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发(fā)现也让很多(duō)人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的(de)“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年(nián)的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们大部分的普(pǔ)通质量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相互作用就会导(dǎo)致温(wēn)度的急(jí)剧(jù)升(shēng)高，速(sù)度(dù)大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的(de)质量将位于所有这些气体所在(zài)的中间区(qū)域。那么(me)我们通过什么来验证它的(de)质量(liàng)区域(yù)到底是不是(shì)集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大(dà)的形变。其(qí)实这些星系(xì)本身并(bìng)不是真的被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什(shén)么(me)问(wèn)题，而(ér)是(shì)这样极遥远的天体和我们地球上的(de)观测者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西(xī)的(de)引力，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星(xīng)系的(de)光都发生(shēng)了(le)扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这(zhè)个巨(jù)大(dà)的天(tiān)体可能(néng)是超大质量的黑洞或(huò)者是暗(àn)物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系(xì)团观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就(jiù)是当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并在(zài)两(liǎng)边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为(wèi)是(shì)暗物质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外(wài)，还有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背(bèi)景上留下了各相同性的微(wēi)波(bō)辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高的(de)区域，蓝色(sè)则(zé)表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上它们之间(jiān)的(de)温差只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科学家们(men)通过(guò)对(duì)前景(jǐng)背景分离后(hòu)的(de)二值图像进(jìn)行连通域提取(qǔ)和标记之(zhī)后(hòu)发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而(ér)随(suí)着暗物质的增加，一些峰(fēng)值的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微(wēi)波背景辐射的(de)测量值，我们(men)需要的(de)暗(àn)物(wù)质大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系(xì)当中(zhōng)恒星运动所需要(yào)的(de)暗物(wù)质比例(lì)是一致的。这就意味(wèi)着。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了很多(duō)不同的观测(cè)结果。而暗物质的本(běn)质(zhì)就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的粒子(zi)，它们不参(cān)与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如(rú)果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到(dào)了暗(àn)物质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十(shí)年(nián)当(dāng)中，人类为了寻找这(zhè)些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进(jìn)行(xíng)了超过(guò)50次的实验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的发(fā)现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利的(de)格兰(lán)萨索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的数(shù)据收集，人(rén)们发现了一个(gè)有趣的(de)事情。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低(dī)，而(ér)且(qiě)在(zài)20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家(jiā)认为这可能(néng)是人(rén)类发现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接证(zhèng)据(jù)。

但是(shì)为什么暗(àn)物质会产生周期性的年度(dù)信号呢(ne)？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度(dù)围绕着银河(hé)系进行移动(dòng)，那(nà)么如果暗物质(zhì)存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我们也在(zài)以这样的(de)速度在(zài)穿越着暗物质流(liú)，这个过(guò)程中会产生相应的振荡(dàng)，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时间，地球(qiú)围绕(rào)太阳的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系的(de)方向是一致的(de)，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好达(dá)到完全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的(de)时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最(zuì)慢值。尽管在(zài)实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了(le)60度(dù)的(de)倾斜(xié)，但是这(zhè)并不(bù)影响这(zhè)个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认(rèn)为这(zhè)可以(yǐ)用来解(jiě)释，研(yán)究人员(yuán)们(men)所观(guān)测到的(de)周(zhōu)期性(xìng)信号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成(chéng)这种年(nián)度周期信号的差(chà)异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客的数量(liàng)也符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的(de)季节与(yǔ)之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征和(hé)第一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此，如(rú)果在(zài)这里(lǐ)可以得到相同(tón青岛农业大学专科在哪个校区，青岛农业大学专科在哪里？g)的信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗物质所存在的(de)非常有力的证据(jù)了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提(tí)供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个(gè)关(guān)键的(de)用途(tú)就是探索(suǒ)暗(àn)物质背后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实(shí)验室粒子(zi)天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究(jiū)发现，如(rú)果暗物质(zhì)存在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘(mì)的效(xiào)应(yīng)，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生命(mìng)进(jìn)化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落(luò)的行星上，暗物(wù)质正在(zài)通(tōng)过(guò)这(zhè)样的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得(dé)暗物质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更新的动力！

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