宇宙是“人为制(zhì)造”的(de)？为何会存在科(kē)学(xué)无法解(jiě)释的“暗(àn)物质(zhì)”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什么(me)？人类(lèi)为了寻找(zhǎo)暗物质存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去(qù)的几十年当中进行(xíng)了超(chāo)过(guò)50次的长期实验，但是(shì)却没有发(fā)现任何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体运(yùn)动的(de)规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当天(tiān)文学家(jiā)们发现某些天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异(yì)常，不(bù)符(fú)合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异(yì)常，推(tuī)算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的发(fā)现都是应用(yòng)万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律所取得重大天文成就的例(lì)子。但是这些发(fā)现都是在恒星系(xì)统(tǒng)的尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升到星系或者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研究和测量(liàng)后发(fā)星系团的质量。这是一(yī)个由数千个星系(xì)所组成的巨(jù)大(dà)星系团(tuán)，这些(xiē)星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一起(qǐ)。测量星系(xì)团(tuán)的(de)质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致，就可以确定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个(gè)星系的(de)光度。

第二种是动力学(xué)质(zhì)量的(de)计算，是利用光谱红(hóng)移(yí)测量星系团(tuán)中的各个星系相对于(yú)星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学(xué)质(zhì)量”竟(jìng)然是“光度学质量”的400倍。这意味(wèi)着(zhe)，后发座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失(shī)了，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不以可(kě)见(jiàn)光的形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的(de)运动学定律，仅靠这些可见星系(xì)的质量所产(chǎn)生的引力是(shì)无(wú)法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系(xì)团(tuán)内的(de)，它(tā)们早就应该被(bèi)抛出星系团(tuán)之外了，除(chú)非(fēi)有一种(zhǒng)神秘(mì)的力(lì)量在(zài)起作用，这种力量(liàng)来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维(wéi)基(jī)提出了这样部(bù)分不(bù)可见的(de)暗质，它不发(fā)散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但(dàn)是它们(men)却占据(jù)着宇宙中绝(jué)大部(bù)分的质(zhì)量。只是当(dāng)时(shí)的人们对这样的(de)一种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词(cí)才再一次(cì)出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观(guān)测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距离中心(xīn)越远的恒(héng)星在(zài)其轨(guǐ)道(dào)上的运(yùn)行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感到不可(kě)思议(yì)。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离的(de)增加，恒星的旋转速度(dù)几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的(de)万有引力(lì)定律，在星系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于(yú)这种现象，科学家们会(huì)使(shǐ)用(yòng)一种相对(duì)标(biāo)准的方法(fǎ)来解释暗物质的(de)存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科(kē)学家们通(tōng)过(guò)射(shè)电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星(xīng)系中(zhōng)心更(gèng)远距(jù)离的氢(qīng)元素，发(fā)现它们(men)的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬(xuán)臂之(zhī)上(shàng)，距离银河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计算，太阳(yáng)系的(de)运行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正(zhèng)在以(yǐ)220千米/秒的速度围绕(rào)银河系(xì)旋(xuán)转，这(zhè)个实际速度远远大于理(lǐ)论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速度(dù)的(de)原因很可(kě)能就(jiù)是存(cún)在着一(yī)种我们看不(bù)到的物(wù)质(zhì)，是(shì)这些(xiē)暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨(guǐ)道的速(sù)度，估算在星(xīng)系当中(zhōng)暗物(wù)质的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一(yī)可(kě)以解释这个(gè)现象的原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没有引力效应的遥远(yuǎn)恒星(xīng)之间(jiān)，也会出(chū)现速度上的(de)微小差异。另外，天文(wén)学家还(hái)发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离地球大(dà)约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以在(zài)理论上(shàng)，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就会(huì)分(fēn)崩离析(xī)。但是科学(xué)家们使用(yòng)最(zuì)先(xiān)进的望远镜(jìng)对其进行了(le)40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可(kě)以用正常的物(wù)质和力(lì)学(xué)定律来解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附(fù)近没(méi)有任(rèn)何星系存在。造成这些(xiē)现(xiàn)象的(de)除了暗物(wù)质的假说之(zhī)外，另一种可能就是(shì)人类(lèi)对引力的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在(zài)不同尺度空间中(zhōng)的工作(zuò)方式是不同的(de)，这(zhè)意味着在行星系尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿(yán)着它们的轨道，按(àn)照我们所(suǒ)理解的方式运动。但是上升(shēng)到星系(xì)和星团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用(yòng)则是不同的方式。对于在(zài)星(xīng)系(xì)团之间(jiān)的相互作用，科学家还(hái)引(yǐn)入(rù)了外部场效应的(de)概念，指(zhǐ)的是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成(chéng)立，这意味(wèi)着我们需(xū)要(yào)对现在的(de)物理定律进(jìn)行修正，这些发现也(yě)让很多人认为暗物质假说理论(lùn)就(jiù)此终结(jié)。但是(shì)在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质(zhì)存在(zài)的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力透镜(jìng)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”。

径向距离(lí)为37亿光年的(de)子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似(shì)这样的星团(tuán)，它们大部分(fēn)的普通质量都在星系(xì)的(de)气体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急(jí)剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分的质量将位于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那么我(wǒ)们(men)通过什(shén)么(me)来验证它的质(zhì)量区域(yù)到(dào)底是不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以(yǐ)明显地看(kàn)到很多(duō)星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星(xīng)系(xì)本身并不(bù)是真的(de)被(bèi)扭(niǔ)曲了(le)，也不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问题，而是(shì)这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量(liàng)的(de)黑(hēi)洞或(huò)者是(shì)暗(àn)物(wù)质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹星系团观测(cè)的时(shí)候，发现它(tā)的(de)大质量(liàng)区域并不(bù)是在中间，而(ér)是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好的解释(shì)方(fāng)法就是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可(kě)被观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直(zhí)接通(tōng)过(guò)了这(zhè)个区域(yù)，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当(dāng)中最(zuì)古老的(de)光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年(nián)之后，可见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通无阻地穿越在(zài)宇宙当中了。经过(guò)了(le)130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但实际上它们之(zhī)间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分离(lí)后的二(èr)值图像进行连通域(yù)提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐(xié)”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射(shè)的测量(liàng)值，我们(men)需要(yào)的暗物质大约(yuē)是(shì)普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数(shù)字与解(jiě)释星系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例是(shì)一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理(lǐ)论框架，就很好地解(jiě)释了(le)很多不同的观测(cè)结(jié)果。而暗(àn)物质的(de)本(běn)质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何其他的(de)电磁作(zuò)用，只通过引力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在(zài)，就相当于找到了暗(àn)物质存(cún)在的实际(jì)证据。这(zhè)种粒(lì)子(zi)到底是什么(me)？科学家们(men)已(yǐ)经提(tí)出(chū)了(le)数十种的(de)假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的(de)目(mù)标粒子所需要的实验方式也不相同(tóng)。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在过(guò)去的几(jǐ)十(shí)年(nián)当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作(zuò)用的(de)“暗(àn)物(wù)质”，科(kē)学(xué)家们已经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验，却没(méi)有(yǒu)任何(hé)实(shí)质(zhì)性的(de)发(fā)现，除了一个(gè)地(dì)方，意大利的格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏(cáng)着地球上最(zuì)大的地学实验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探测(cè)器(qì)，一直致(zhì)力于寻找暗(àn)物(wù)质粒(lì)子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了(le)某种信号(hào)。经过(guò)了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测(cè)率(lǜ)会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗(àn)物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么(me)暗(àn)物质会产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正(zhèng)在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行移动(dòng)，那(nà)么如果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中，这意味着(zhe)我们(men)也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越着(zhe)暗(àn)物质流(liú)，这个过程中会产生相(xiāng)应的(de)振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公里/秒的(de)速度围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向与太阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质流最快的时(shí)段。而(ér)在11月份(fèn)，又(yòu)恰好达到(dào)了最(zuì)慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但是这并(bìng)不(bù)影响这个理论的有效性。

因此科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他(tā)的情况，造成这种年度周期(qī)信号的差异也可能(néng)是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量也符合(hé)这个周期(qī)的规律。

所以，科学(xué)家们(men)又(yòu)在(zài)南(nán)半球(qiú)建立(lì)了一个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室(shì)正好相(xiāng)反，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征(zhēng)和第(dì)一个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因(yīn)此(cǐ)，如果在这里可以得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是(shì)由于这个实验(yàn)室刚(gāng)刚(gāng)建成不久，所以截(jié)至目前(qián)还无(wú)法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器(qì)提供的(de)视(shì)野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其(qí)中一(yī)个关(guān)键的(de)用(yòng)途就是(shì)探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀和贾森斯特芬(fēn)研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗(àn)物质(zhì)效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是生命进化的一(yī)个重要(yào)因素。

如果这一(yī)理论得到进一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇宙(zhòu)当中的暗(àn)物质会不会意味着(zhe)人(rén)类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的效应创造(zào)生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大前(qián)提(tí)是要先找到暗(àn)物质(zhì)存在的实(shí)际证据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持(chí)是我更新的动(dòng)力！

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