宇(yǔ)宙是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人类为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学(xué)家们在(zài)过去的几十年当中(zhōng)进行了(le)超(chāo)过50次的(de)长期(qī)实验，但是(shì)却没有发现(xiàn)任何的有效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版(bǎn)的自(zì)然哲(zhé)学数学原(yuán)理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当天文(wén)学家(jiā)们发现某(mǒu)些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定律的时(shí)候，他们就会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过(guò)引力(lì)在摄(shè)动它(tā)的轨道(dào)。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并且发(fā)现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大天文(wén)成就的(de)例子(zi)。但是这些发(fā)现(xiàn)都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星系(xì)或者是星团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和(hé)测量(liàng)后发星系团的(de)质量。这是(shì)一(yī)个(gè)由数千个星系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这些星系(xì)被引(yǐn)力束缚(fù)在(zài)一起(qǐ)。测(cè)量星系团的质量一般(bān)会使用到两种方法，当两种方法(fǎ)结(jié)果一致，就(jiù)可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获(huò)得其(qí)"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是(shì)利(lì)用光谱红移(yí)测量(liàng)星系团中的各(gè)个星系(xì)相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之(zhī)后，兹(zī)威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度(dù)学质量”的(de)400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了(le)，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量速度(dù)的过程(chéng)中，兹威(wēi)基(jī)发(fā)现星(xīng)系团(tuán)中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿(dùn)的(de)运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚在星系(xì)团内的(de)，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外了，除(chú)非(fēi)有一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘的力量在起(qǐ)作用，这种力(lì)量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部(bù)分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却(què)占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人们对(duì)这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就会越慢。但是(shì)他(tā)们观测的结果却(què)让(ràng)人(rén)感到不(bù)可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星的旋转速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有引力(lì)定律，在星系(xì)当中如果没有足够大(dà)的(de)质(zhì)量(liàng)来吸引它们，这些外(wài)围的(de)恒(héng)星早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于这种现象，科(kē)学家们会使用一种(zhǒng)相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质(zhì)的存在(zài)，这(zhè)种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速度(dù)。如(rú)果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗(àn)物(wù)质的力量(liàng)进(jìn)入其(qí)中。

于(yú)是科学家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转(zhuǎn)速度并不(bù)符合(hé)牛顿的力学定律(lǜ)。我们(men)的太阳(yáng)系(xì)也不例外，太(tài)阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速(sù)度围绕(rào)银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因(yīn)很可能就是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引力效应将星系(xì)聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从这时开始(shǐ)，越来越多(duō)的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的(de)速(sù)度，估(gū)算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并(bìng)不是唯一可以解释这个(gè)现象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度(dù)上的微小差(chà)许昌学院是一本还是二本分数线，许昌学院是一本还是二本院校异。另外，天文学家还(hái)发现了(le)一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒(héng)星数量却只有银河系的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个(gè)小时的详(xiáng)细(xì)测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常(cháng)的物质(zhì)和力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它(tā)的(de)附(fù)近(jìn)没有任何星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人(rén)类对(duì)引力(lì)的理解还不够(gòu)全面，引力(lì)很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空(kōng)间中(zhōng)的(de)工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的(de)方式运动。但是(shì)上升到星(xīng)系和星许昌学院是一本还是二本分数线，许昌学院是一本还是二本院校团的尺度，引力之间的(de)相互(hù)作用则(zé)是不同的方式。对于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引入(rù)了外部场(chǎng)效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产(chǎn)生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)成立，这意(yì)味着(zhe)我们(men)需要对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的(de)子(zi)弹星系团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通质量(liàng)都(dōu)在星系的(de)气(qì)体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就(jiù)会导(dǎo)致温度(dù)的(de)急(jí)剧升高，速度大(dà)幅降低。所(suǒ)以在(zài)理论(lùn)上(shàng)，在(zài)碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的(de)中间(jiān)区域。那么我(wǒ)们通过什么来验证它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间呢？前不(bù)久(jiǔ)，詹(zhān)姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当(dāng)中第(dì)一(yī)张(zhāng)全(quán)彩(cǎi)的高(gāo)清照片(piàn)，在(zài)照片中(zhōng)我们可(kě)以明(míng)显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星(xīng)系(xì)本身并不(bù)是真的被扭曲(qū)了，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出(chū)了(le)什(shén)么问题，而是(shì)这样极遥(yáo)远的天(tiān)体(tǐ)和我们地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量超级(jí)巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是(shì)引力(lì)透镜效应(yīng)。这个(gè)巨(jù)大的(de)天(tiān)体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系(xì)团观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并(bìng)不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解释方(fāng)法就是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区(qū)域，并在(zài)两边形成了引力透镜。对(duì)子(zi)弹星系团的(de)引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)研(yán)究也(yě)被认为(wèi)是(shì)暗物质存(cún)在的迄(qì)今(jīn)为止最好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中最古老的(de)光。从(cóng)宇宙(zhòu)大(dà)爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了。经(jīng)过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷的(de)区域，但(dàn)实际上它们之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们(men)通过对前景背(bèi)景分离(lí)后的二(èr)值(zhí)图(tú)像(xiàng)进行连通域(yù)提取和标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质，图形看起来(lái)不应该是这样的，而随着暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约是普(pǔ)通(tōng)物质(zhì)的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所需要的(de)暗(àn)物质比例是一致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论(lùn)框(kuāng)架，就很(hěn)好地(dì)解释了很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子(zi)，它(tā)们(men)不参与任何其他的电(diàn)磁作用，只通过引力(lì)来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质(zhì)存(cún)在的(de)实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒(lì)子(zi)到底(dǐ)是什么(me)？科学家们已经提(tí)出(chū)了数十(shí)种的假想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式许昌学院是一本还是二本分数线，许昌学院是一本还是二本院校也不相同。在过去的(de)几(jǐ)十年当中，人类(lèi)为了寻(xún)找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规(guī)物质(zhì)相互作用的“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们(men)已经(jīng)进行了超过(guò)50次的实验(yàn)，却没有任何(hé)实(shí)质性(xìng)的(de)发现(xiàn)，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米(mǐ)处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地(dì)球(qiú)上最大的地学实验室，这个(gè)实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一(yī)个三层楼高的探测器，一(yī)直致力(lì)于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种(zhǒng)信(xìn)号。经过了(le)20多年的数据(jù)收集(jí)，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且(qiě)在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家认为这可(kě)能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的第一个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性(xìng)的年(nián)度(dù)信号呢？刚(gāng)才我(wǒ)们讲了太(tài)阳(yáng)系(xì)正在(zài)以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银(yín)河系进行移动(dòng)，那么如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我们也(yě)在以这样(yàng)的速度(dù)在穿(chuān)越着暗物质流(liú)，这个过(guò)程中会(huì)产生(shēng)相应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年(nián)的时间(jiān)，地球围绕(rào)太阳(yáng)的(de)方(fāng)向与太阳环绕(rào)银河(hé)系的方向是(shì)一(yī)致的(de)，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论(lùn)上地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际(jì)的情况中，太阳系相对银河系的(de)平面(miàn)呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响(xiǎng)这(zhè)个(gè)理论的有效性。

因此科(kē)学家认(rèn)为这可以(yǐ)用(yòng)来解释，研(yán)究人(rén)员们所观测到的(de)周期性信号。当然也可能有(yǒu)其(qí)他的情(qíng)况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客(kè)的数量也(yě)符(fú)合(hé)这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半(bàn)球建立了一个几乎相(xiāng)同(tóng)的(de)实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流的运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在(zài)的非常有力的证据(jù)了。但是(shì)由于这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成(chéng)不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供的视(shì)野是哈勃红(hóng)外仪器(qì)的(de)100倍。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个(gè)关(guān)键的用(yòng)途就是探(tàn)索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对于探测(cè)的结果，我们(men)只能拭(shì)目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的(de)效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙(zhòu)当(dāng)中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中某个角落的(de)行(xíng)星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前提是要先(xiān)找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那(nà)么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新的动力！

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