宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存(cún)在科学无(wú)法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么(me)？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质(zhì)存(cún)在的证据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行(xíng)了超过50次的(de)长(zhǎng)期(qī)实验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一(yī)个地(dì)方，在1687年出(chū)版的自(zì)然哲学数学原理一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学家们发(fā)现某些天体运行轨道出(chū)现异常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一(yī)定有未知的(de)天体(tǐ)通过引(yǐn)力在摄动(dòng)它(tā)的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥(ào)本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海(hǎi)王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成(chéng)就(jiù)的例子(zi)。但是这些(xiē)发(fā)现都是在(zài)恒星系(xì)统的(de)尺度当中，可当我们上升到星系或者是(shì)星团的尺(chǐ)度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究和测(cè)量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个由数千个星系所组成的巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被(bèi)引力束(shù)缚在一起。测(cè)量星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量一(yī)般会使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致，就可以确(què)定其质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质量"，需(xū)要的数据是测量(liàng)各个(gè)星系的(de)光(guāng)度。

第二种是(shì)动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的(de)各个星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹(zī)威基彻底懵(měng)了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后(hòu)发座星系(xì)团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了(le)，或(huò)者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见(jiàn)光的(de)形式(shì)所存在(zài)，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测量速度(dù)的过(guò)程中(zhōng)，兹威基发现星系团中很多星系(xì)的速(sù)度比(bǐ)理论上(shàng)要快得多，按(àn)照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产生的引力是(shì)无法将它们(men)束缚(fù)在(zài)星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一(yī)种神秘(mì)的(de)力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光(guāng)、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人们对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福(fú)特在观测仙女座星(xīng)系中的恒星(xīng)运动(dòng)。理论(lùn)上(shàng)来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道(dào)上的(de)运行速度(dù)就会越慢。但是他们(men)观(guān)测的结果却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距(jù)离的增(zēng)加，恒(héng)星的旋(xuán)转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持(chí)不变。可是根据牛顿的(de)万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有足(zú)够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围的(de)恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科(kē)学家们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就是(shì)测量星系当中气体在(zài)X轴上(shàng)距离星(xīng)系中心的距离(lí)，以(yǐ)及在(zài)Y轴上(shàng)气(qì)体的(de)旋转速度。如果出现异常(cháng)的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物质(zhì)的(de)力量进(jìn)入其(qí)中。

于是科学(xué)家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测(cè)量了距(jù)离星系中心更(gèng)远距离(lí)的氢元素，发现它们(men)的旋转速(sù)度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的(de)太阳系也(yě)不(bù)例外，太阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银(yín)河系(xì)中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进行计(jì)算，太阳(yáng)系(xì)的运行(xíng)速度(dù)应该是160千米/秒，但实际富士康在河南有多少员工 富士康是上市公司吗上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度，那(nà)么产生(shēng)以(yǐ)上这种向心加速度的原因很可(kě)能(néng)就是(shì)存(cún)在着一(yī)种我们(men)看不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物质的(de)引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多(duō)的(de)研(yán)究人员开始(shǐ)相信(xìn)暗物质的存在。科学家根据(jù)星(xīng)系外恒星轨道(dào)的速度，估(gū)算在星(xīng)系当(dāng)中暗物(wù)质的(de)质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质(zhì)量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不(bù)是唯一可以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新的研究(jiū)当中，科(kē)学家们(men)发现，几乎(hū)没有引力(lì)效应的遥(yáo)远恒星之间，也(yě)会出现速度上的微小差异。另外(wài)，天(tiān)文学家还发现了(le)一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在的恒(héng)星数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩(bēng)离析(xī)。但是科学家们(men)使用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个(gè)小时(shí)的详细测(cè)量之(zhī)后(hòu)，发现星系中的恒星运动是可以用(yòng)正常的物质和力学定律(lǜ)来(lái)解释的。那(nà)么又有人提出，也许该星系的暗(àn)物质，已(yǐ)经(jīng)被(bèi)附(fù)近的另(lìng)一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的(de)是，它的附近没有任何星系(xì)存在。造成这些现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是(shì)人(rén)类(lèi)对引力的理解还(hái)不够全面，引力很可能在(zài)不(bù)同尺度(dù)空(kōng)间中(zhōng)的工作方式是不同的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但(dàn)是(shì)上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系团之间(jiān)的相(xiāng)互作用，科学家(jiā)还(hái)引入了外部场效(xiào)应的(de)概(gài)念，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之(zhī)间(jiān)会(huì)产(chǎn)生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着我们需要对(duì)现在(zài)的物理(lǐ)定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗(àn)物质假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证(zhèng)据，这些理论证据(jù)是蒙德理论所没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的(de)星系团(tuán)所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星团，它们大部(bù)分的普通(tōng)质量都在星(xīng)系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的(de)时候，星际气体(tǐ)的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在的(de)中间区域。那么我们通过(guò)什么来(lái)验证它的质量区域到底(dǐ)是不是集(jí)中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的(de)高清(qīng)照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎(hū)被拉伸(shēn)产生了(le)巨大(dà)的形变。其实这些星系本身并不是(shì)真的被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望远镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是这样极(jí)遥远的天体(tǐ)和我们地球(qiú)上(shàng)的观(guān)测者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西(xī)的引力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可能(néng)是超大(dà)质量(liàng)的(de)黑洞或者(zhě)是(shì)暗物质(zhì)。富士康在河南有多少员工 富士康是上市公司吗>

所以当(dāng)人们对(duì)子弹星系团观(guān)测的时候，发(fā)现(xiàn)它(tā)的(de)大质量区域并不(bù)是在中(zhōng)间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释方法就(jiù)是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被卡在了中间，暗(àn)物质则直接通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今(jīn)为(wèi)止最好(hǎo)的(de)理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿(yì)年之后，这(zhè)些光在(zài)宇(yǔ)宙空间(jiān)背景上留下了各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红色的(de)部分(fēn)表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示相(xiāng)对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背(bèi)景分离后的二值图(tú)像进行连(lián)通域提取和标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当(dāng)中(zhōng)没有(yǒu)暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来(lái)不应该是这样的，而随着暗(àn)物质的增加，一(yī)些峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的测量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这个数字(zì)与解释星系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需(xū)要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释(shì)了很多不同的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的本质就是宇宙当中(zhōng)存(cún)在着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作用，只通(tōng)过引力(lì)来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如(rú)果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当(dāng)于找到了(le)暗(àn)物质存在(zài)的实际证据。这(zhè)种粒子(zi)到底是什(shén)么(me)？科学家们已经(jīng)提出了(le)数十(shí)种(zhǒng)的假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年(nián)当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与(yǔ)常规物质相互(hù)作用的(de)“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进(jìn)行了超过(guò)50次的实验，却没有(yǒu)任(rèn)何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意大利的格(gé)兰(lán)萨索山(shān)，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称(chēng)观(guān)测到了某(mǒu)种信号。经(jīng)过(guò)了20多年的数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的(de)事情(qíng)。探测率会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一(yī)样。一些科(kē)学家认为这可能(néng)是人(rén)类发(fā)现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会(huì)产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系(xì)正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕着(zhe)银河系(xì)进行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以(yǐ)这样(yàng)的速度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太阳(yáng)进行(xíng)旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而(ér)另(lìng)外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正好达到完(wán)全(quán)一(yī)致，这是(shì)理(lǐ)论(lùn)上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时(shí)段。而在(zài)11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了(le)60度(dù)的倾斜，但(dàn)是这并不影响这(zhè)个理论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学(xué)家认为这可以用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们所观测到的周期性信(xìn)号。当然也可能有其他(tā)的情况，造(zào)成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪(xuě)，甚至连(lián)意大利游客的数量也(yě)符合(hé)这个(gè)周期的(de)规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一(yī)个几乎相同的实(shí)验(yàn)室(shì)，这里的(de)季节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第(dì)一个实(shí)验室是一样的。

因此，如(rú)果(guǒ)在这(zhè)里可以(yǐ)得到相(xiāng)同(tóng)的信号，就可(kě)以成(chéng)为暗物质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南(nán)希(xī)格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外(w富士康在河南有多少员工 富士康是上市公司吗ài)仪器的100倍(bèi)。南希(xī)格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的(de)用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物(wù)理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗物(wù)质存在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞(dàn)生，或者说是生(shēng)命进化的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果这一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会(huì)意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这(zhè)些推论(lùn)的(de)大前提是(shì)要先找到(dào)暗物质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉(jué)得(dé)暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的动力！

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