宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会存(cún)在(zài)科学无法解(jiě)释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质存在的(de)证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任(rèn)何的(de)有效证(zhèng)据。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的(de)几(jǐ)百年来(lái)，当天文(wén)学家们发现某些(xiē)天体运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符合万(wàn)有(yǒu)引力定律的(de)时候，他(tā)们就会知道，周(zhōu)围(wéi)一(yī)定有未知(zhī)的天体(tǐ)阳光女孩用英语怎么写啊怎么读，阳光女孩用英语怎么写啊翻译通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道的(de)异常，推算并(bìng)且发(fā)现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应(yīng)用万(wàn)有引力定律(lǜ)所(suǒ)取(qǔ)得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的(de)尺度当中(zhōng)，可当我们(men)上升到(dào)星系(xì)或(huò)者是星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得(dé)诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基(jī)正在研究(jiū)和测量后(hòu)发星系团的质量。这是一个由数千个星系(xì)所组(zǔ)成(chéng)的巨大(dà)星(xīng)系团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结果一致，就可(kě)以确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获(huò)得(dé)其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是测量各(gè)个(gè)星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是(shì)动力学质量的计算，是利用光谱红移测量(liàng)星系(xì)团中的各(gè)个星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当测量结(jié)果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的(de)形式所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡异的(de)是，在测量(liàng)速度的过程中，兹威(wēi)基发现星(xīng)系团(tuán)中很多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星(xīng)系的(de)质量所产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该(gāi)被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非有一种神秘(mì)的(de)力量在(zài)起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这(zhè)样(yàng)部(bù)分不(bù)可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一(yī)次出(chū)现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的(de)恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨(guǐ)道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人感到不(bù)可(kě)思议。

随着与中心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可(kě)是根(gēn)据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律(lǜ)，在(zài)星系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的(de)质(zhì)量来(lái)吸引它们(men)，这(zhè)些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一(yī)种相对标准的方(fāng)法来解(jiě)释暗(àn)物质的存在(zài)，这种方法就是测(cè)量星系(xì)当中气体在X轴上(shàng)距离(lí)星系中心的距离(lí)，以及(jí)在(zài)Y轴上气体的旋转速(sù)度(dù)。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的(de)力量(liàng)进入其中。

于是(shì)科(kē)学家(jiā)们通过射(shè)电望远镜(jìng)测(cè)量了(le)距离星系中(zhōng)心更远距离(lí)的氢元素，发(fā)现它们的旋转速(sù)度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不(bù)例外，太阳(yáng)系位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计(jì)算，太阳系(xì)的运(yùn)行速(sù)度应该是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上阳光女孩用英语怎么写啊怎么读，阳光女孩用英语怎么写啊翻译，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕银河(hé)系旋转，这个实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生(shēng)以(yǐ)上这种向(xiàng)心加速度的(de)原因(yīn)很(hěn)可能就是存(cún)在着(zhe)一种我们(men)看不到的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越(yuè)来越多(duō)的研究人(rén)员开(kāi)始相(xiāng)信暗(àn)物(wù)质的存在。科学家根(gēn)据星(xīng)系外(wài)恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的(de)85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不是唯(wéi)一可(kě)以解释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家们发(fā)现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出(chū)现速(sù)度上的微小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多(duō)，但是(shì)星系当(dāng)中存在的(de)恒星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的(de)千分之一(yī)。

所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用最先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进(jìn)行了(le)40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后(hòu)，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用正常的物(wù)质(zhì)和力学(xué)定律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任(rèn)何星系存在(zài)。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能(néng)就是人类对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺(chǐ)度空间(jiān)中的工作(zuò)方式是不同(tóng)的，这意味着在行星系尺度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿着(zhe)它(tā)们(men)的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们所理解的方式运动。但是(shì)上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之(zhī)间(jiān)的相互作用则是不同(tóng)的方式(shì)。对于(yú)在星系团之间的(de)相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是在数百万(wàn)光年(nián)的(de)规模上，巨大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这(zhè)个(gè)理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意(yì)味着(zhe)我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物质存在的其他(tā)的(de)理论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解(jiě)释(shì)的“引力(lì)透镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成(chéng)，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当(dāng)中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相互(hù)作(zuò)用就(jiù)会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后(hòu)，子(zi)弹星系(xì)团大部分的质量将位(wèi)于(yú)所有这些气(qì)体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那么我(wǒ)们通过什么(me)来验证它的质(zhì)量区(qū)域到底是不是(shì)集中(zhōng)在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空(kōng)望远镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一(yī)张全彩的高清照(zhào)片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨(jù)大的形变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是(shì)韦伯望远镜出了(le)什么(me)问题(tí)，而(ér)是这样极遥远的天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的(de)光都发生了(le)扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天体可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当(dāng)人们对(duì)子弹星系团观测的时(shí)候，发(fā)现它的大质(zhì)量区(qū)域并(bìng)不是(shì)在中间(jiān)，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解释方(fāng)法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量(liàng)气体被卡在(zài)了(le)中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域(yù)，并在两(liǎng)边形(xíng)成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗(àn)物质(zhì)存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论(lùn)证据(jù)。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之后，可见光终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间背景上留下了各(gè)相同性(xìng)的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色的部分表(biǎo)示(shì)温度较(jiào)高的区域(yù)，蓝(lán)色则(zé)表示相对较冷(lěng)的区域，但实际上它(tā)们之(zhī)间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和(hé)标(biāo)记(jì)之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇宙当(dāng)中没(méi)有暗物(wù)质，图形看(kàn)起来(lái)不应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗(àn)物质的(de)增加，一(yī)些峰(fēng)值的幅(fú)度会(huì)减小(xiǎo)，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背景辐(fú)射的测量值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致的(de)。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释(shì)了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存在(zài)着某种类型(xíng)的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何(hé)其他的(de)电(diàn)磁(cí)作用，只通过(guò)引力(lì)来(lái)相互作用。所以如(rú)果能够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提(tí)出了数十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要的实(shí)验方式也(yě)不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见、摸不(bù)到，几乎(hū)不会与常(cháng)规物质相互作用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了超过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性(xìng)的(de)发现，除了一个地(dì)方，意大利的格(gé)兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯(sī)山(shān)脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿(kuàng)井当中，藏着地(dì)球(qiú)上最大的地学实验(yàn)室(shì)，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个(gè)三(sān)层楼高的探测器，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科(kē)学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会(huì)在每年的6月份达(dá)到(dào)峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在(zài)20年当(dāng)中每年都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这可能是人(rén)类发现暗物(wù)质的第一个直接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物(wù)质(zhì)会产生周(zhōu)期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银(yín)河系进(jìn)行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物质存在(zài)宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以(yǐ)这样的(de)速度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过程中会(huì)产生(shēng)相应(yīng)的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时(shí)候，地球(qiú)与太阳的方向正(zhèng)好达到(dào)完全一致，这是理论上地(dì)球穿越(yuè)暗物(wù)质(zhì)流最快(kuài)的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的(de)情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平(píng)面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这(zhè)个理论的有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为这可(kě)以用(yòng)来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当然也可(kě)能有(yǒu)其(qí)他(tā)的情况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的(de)差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数量也(yě)符合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一(yī)个几乎相同的实验(yàn)室，这里的季节与之(zhī)前(qián)的实验室正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实(shí)验室是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可(kě)以(yǐ)得到相同的(de)信(xìn)号，就可(kě)以成(chéng)为暗(àn)物质所(suǒ)存在的(de)非(fēi)常有力的证据了。但(dàn)是由(yóu)于这(zhè)个实验室刚刚建成(chéng)不(bù)久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无法提(tí)供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新(xīn)的望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜(jìng)相同，但它(tā)的(de)宽(kuān)视场仪器(qì)提供的视野是哈勃红(hóng)外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关(guān)键的用途(tú)就(jiù)是探索(suǒ)暗物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的(de)结(jié)果，我们(men)只能拭目(mù)以待了。费米(mǐ)实验(yàn)室粒(lì)子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果(guǒ)暗(àn)物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能拥(yōng)有另一种(zhǒng)神秘的(de)效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应(yīng)，会支持宇阳光女孩用英语怎么写啊怎么读，阳光女孩用英语怎么写啊翻译宙(zhòu)当中生命的诞生，或者(zhě)说是(shì)生(shēng)命进化的一(yī)个(gè)重要因素。

如果这一(yī)理论得到进(jìn)一步的证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙当中的暗(àn)物质会不会(huì)意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落的(de)行星上，暗(àn)物质正(zhèng)在通(tōng)过这(zhè)样的效应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推(tuī)论的大前提(tí)是要先找到暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实(shí)际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们(men)觉得(dé)暗物质到(dào)底存不(bù)存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支持(chí)是我更(gèng)新(xīn)的动力！

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