宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质(zhì)存在(zài)的证据(jù)，科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)在过去的几(jǐ)十年(nián)当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但(dàn)是却(què)没有发(fā)现任何的(de)有效证据(jù)。除(chú)了一(yī)个(gè)地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有引力定律，它(tā)揭示了(le)宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当(dāng)天文学家们(men)发现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本(běn)勒维耶就通过天王(wáng)星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的(de)发现都是应用万有(yǒu)引(yǐn)力定律所(suǒ)取得重大(dà)天文成就(jiù)的例子。但是(shì)这(zhè)些(xiē)发现(xiàn)都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者是星团的尺(chǐ)度，事情(qíng)就(jiù)开始变(biàn)得(dé)诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这是(shì)一个由数千(qiān)个星(xīng)系所组成(chéng)的巨大(dà)星系团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起(qǐ)。测量(liàng)星系团(tuán)的质(zhì)量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就可以确(què)定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学(xué)的质(zhì)量"，需(xū)要的数(shù)据是测量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力(lì)学(xué)质量的计算，是(shì)利(lì)用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系(xì)的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的(de)质量(liàng)所产生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛(pāo)出星系团之外了，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部分不可见(jiàn)的(de)暗质，它不发散光杨震四知的文言文翻译及注释及翻译，杨震四知文言文原文及翻译、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的(de)质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一(yī)种说法不(bù)屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越(yuè)远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨(guǐ)道上的运(yùn)行速度就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让人(rén)感到不可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的(de)旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万有引力(lì)定律，在星系当(dāng)中(zhōng)如果(guǒ)没有足(zú)够(gòu)大的质量来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围的(de)恒星早(zǎo)就(jiù)被甩(shuǎi)到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学家(jiā)们(men)会使用一种相对标(biāo)准的方法来解释(shì)暗物(wù)质(zhì)的(de)存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气(qì)体的旋转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗(àn)物质的力量进(jìn)入其中。

于是(shì)科(kē)学(xué)家们通过射电望远(yuǎn)镜(jìng)测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远距(jù)离(lí)的氢元(yuán)素，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于银河(hé)系的(de)第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根杨震四知的文言文翻译及注释及翻译，杨震四知文言文原文及翻译据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米(mǐ)/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系(xì)旋转，这(zhè)个实际速度(dù)远远大于理(lǐ)论速度，那么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加速度的原因(yīn)很可能就是(shì)存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质(zhì)的引力效(xiào)应将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始，越来越多的(de)研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质(zhì)的质(zhì)量占整个星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这个现(xiàn)象的(de)原因(yīn)。在一项新的研究当(dāng)中，科(kē)学家们(men)发现，几(jǐ)乎(hū)没有(yǒu)引力效应(yīng)的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出现速度(dù)上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球(qiú)大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系(xì)不多，但(dàn)是星(xīng)系(xì)当(dāng)中存(cún)在的(de)恒星数量却只有银河系的千分之一(yī)。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗(àn)物(wù)质，否则就会分崩离析。但是科(kē)学家(jiā)们(men)使(shǐ)用(yòng)最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时(shí)的详(xiáng)细测(cè)量之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的恒星(xīng)运动(dòng)是可以(yǐ)用正常的(de)物质(zhì)和力学定律来解释的(de)。那(nà)么又有人提(tí)出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗(àn)物质，已经被附近的另一个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的(de)假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的工作(zuò)方式是不同的，这(zhè)意(yì)味着在(zài)行(xíng)星系尺度中的天体会沿着(zhe)它(tā)们(men)的轨道，按照我们所理解的(de)方(fāng)式运(yù杨震四知的文言文翻译及注释及翻译，杨震四知文言文原文及翻译n)动。但(dàn)是(shì)上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的(de)相(xiāng)互作用则是(shì)不同(tóng)的(de)方式。对于在(zài)星系团之(zhī)间的相互(hù)作(zuò)用(yòng)，科学家还(hái)引(yǐn)入了外部场效(xiào)应(yīng)的概念，指的是在数百万(wàn)光年(nián)的规(guī)模(mó)上，巨大的质(zhì)量之间会产(chǎn)生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这(zhè)个(gè)理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味着我们需(xū)要对现在(zài)的物(wù)理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发现也让很(hěn)多人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙当中还(hái)有关于暗(àn)物质(zhì)存在的其他(tā)的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年(nián)的子(zi)弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这(zhè)样的星团，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时(shí)发生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就(jiù)会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星(xīng)系团大(dà)部分的质量将位于所(suǒ)有(yǒu)这(zhè)些气体(tǐ)所在的(de)中间区域(yù)。那么我们(men)通(tōng)过什么来验证它的质量区域到底是不是集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明(míng)显地看到(dào)很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)出了什(shén)么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我们地球上的观测者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥(yáo)远星(xīng)系的(de)光(guāng)都发生了扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就(jiù)是引(yǐn)力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星(xīng)系团观测的时候(hòu)，发现它(tā)的大质(zhì)量区域并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方(fāng)法就是当星团发(fā)生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观测到的质量气体被卡(kǎ)在(zài)了中间，暗(àn)物质则直接通过了(le)这个区域，并在两边(biān)形成了(le)引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为(wèi)是暗(àn)物质存在的(de)迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见光(guāng)终于可以畅(chàng)通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙空间背(bèi)景上留下了(le)各相同(tóng)性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝(lán)色则表示(shì)相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们(men)之间的温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前(qián)景背景(jǐng)分离后的二值(zhí)图像进行(xíng)连通(tōng)域提取和标记之后(hòu)发现，如果(guǒ)宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看起来不应该(gāi)是(shì)这样的，而(ér)随着暗(àn)物(wù)质的增加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的测量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大约(yuē)是普通物质的(de)5倍(bèi)。这(zhè)个(gè)数字与解释星系当中恒星运动所需要(yào)的(de)暗(àn)物(wù)质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架(jià)，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测(cè)结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的(de)电磁(cí)作用，只通过引力(lì)来相互(hù)作用。所以如果(guǒ)能(néng)够找到这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了暗(àn)物质存在(zài)的(de)实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科学(xué)家(jiā)们已经提出(chū)了数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而(ér)要寻找这些(xiē)不(bù)同(tóng)的(de)目标粒子所(suǒ)需要(yào)的实验方式也(yě)不(bù)相(xiāng)同。在(zài)过去的几(jǐ)十年当(dāng)中(zhōng)，人类为了寻找这(zhè)些看(kàn)不见、摸不到(dào)，几乎不(bù)会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何(hé)实质性(xìng)的发现，除(chú)了(le)一个(gè)地方，意大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的(de)地下矿井当中，藏着(zhe)地(dì)球上最(zuì)大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物(wù)质(zhì)粒(lì)子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声称(chēng)观(guān)测到(dào)了某(mǒu)种信号。经(jīng)过了(le)20多年的数据收集(jí)，人(rén)们发现(xiàn)了一(yī)个有(yǒu)趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到(dào)最(zuì)低(dī)，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一(yī)些科学家认为这可(kě)能是人类发现暗物质的(de)第一个直接证据。

但(dàn)是为什么暗物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存(cún)在宇(yǔ)宙(zhòu)当中，这意味着我们也在以这样的速度在(zài)穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转。所以有(yǒu)半年(nián)的时(shí)间，地球围绕太阳的(de)方向(xiàng)与太(tài)阳环绕银(yín)河系的方向是(shì)一致的，而另(lìng)外半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而(ér)在(zài)6月份(fèn)的时(shí)候，地球与太阳的(de)方向正好达(dá)到完全一致，这(zhè)是理(lǐ)论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质流(liú)最快(kuài)的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰(qià)好达(dá)到了最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况中，太(tài)阳系(xì)相对(duì)银河系的平面呈现了60度(dù)的(de)倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论(lùn)的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这(zhè)可以(yǐ)用(yòng)来解释(shì)，研究(jiū)人员们所观测(cè)到的周期性信号(hào)。当然也(yě)可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异(yì)也(yě)可能是温度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上(shàng)的(de)积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也(yě)符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了(le)一个几乎相同的(de)实(shí)验室，这(zhè)里的(de)季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信(xìn)号，就(jiù)可以成为暗物质所存(cún)在的非常有力的证据了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至(zhì)目前还无法提供(gōng)相(xiāng)应(yīng)的数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟(gēn)哈勃望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的(de)宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜(jìng)其(qí)中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物(wù)质背后(hòu)的(de)奥秘(mì)，对于探测的(de)结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学(xué)家丹(dān)琥珀和贾森(sēn)斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持(chí)宇宙当(dāng)中生命的诞(dàn)生，或者说是生命(mìng)进化的(de)一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的(de)效(xiào)应(yīng)创(chuàng)造生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论的(de)大(dà)前提是要(yào)先找到(dào)暗物质存在的(de)实际证据。那么(me)小伙伴们，你们(men)觉(jué)得(dé)暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持是我更新(xīn)的(de)动力(lì)！

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