宇宙(zhòu)是(shì)“人(rén)为制造”的？为何会存(cún)在(zài)科学无法解释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗(àn)物质(zhì)存在的证据，科学家(jiā)们在(zài)过去(qù)的几十年当中进行了超过(guò)50次的长期实验，但是(shì)却没有发(fā)现任何的有效证(zhèng)据。除(chú)了一个地(dì)方(fāng)，在(zài)1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数学(xué)原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来，当(dāng)天(tiān)文(wén)学家(jiā)们(men)发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨道出(chū)现异常，不符合万(wàn)有引力定(dìng)律的(de)时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的(de)天体(tǐ)通(tōng)过(guò)引(yǐn)力(lì)在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王(wáng)星运行轨道的异(yì)常，推算(suàn)并且发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引力定律(lǜ)所取得(dé)重大天(tiān)文成就(jiù)的例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这是(shì)一(yī)个由数千个星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大星(xīng)系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束(shù)缚在(zài)一起。测量星系(xì)团的质量一(yī)般(bān)会使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量(liàng)各(gè)个星系的(de)光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱(pǔ)红移测量星(xīng)系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星系团的运动速度(dù)。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见光的形式(shì)所存在(zài)，我(wǒ)们无法看(kàn)到。最诡(guǐ)异的是，在测量(liàng)速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很(hěn)多星系的速(sù)度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见星系的(de)质量所产(chǎn)生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就(jiù)应该(gāi)被(bèi)抛出星系团之(zhī)外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量(liàng)来(lái)源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出(chū)了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它不(bù)发散光、吸(xī)光、反射光，但是它(tā)们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分的(de)质(zhì)量(liàng)。只是(shì)当(dāng)时的人们对这样的一种说法(fǎ)不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙(xiān)女座星(xīng)系中的恒星运动(dòng)。理论上来说，距离(lí)中心越(yuè)远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上的(de)运(yùn)行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感(gǎn)到不(bù)可(kě)思议(yì)。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在(zài)星(xīng)系(xì)当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它(tā)们，这些外(wài)围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会(huì)使用一(yī)种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物(wù)质的存(cún)在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测量星(xīng)系(xì)当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距(jù)离星系中(zhōng)心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质的(de)力量进(jìn)入其(qí)中。

于是(shì)科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距离(lí)的(de)氢元(yuán)素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的(de)太(tài)阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银(yín)河系的第三悬臂之上(shàng)，距(jù)离(lí)银(yín)河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光(guāng)年(nián)，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行计算(suàn)，太阳系的(de)运行速(sù)度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正(zhèng)在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速(sù)度的原(yuán)因很(hěn)可能就(jiù)是存在着(zhe)一种我们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星系(xì)聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始(shǐ)，越来越(yuè)多的研究人(rén)员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星轨道的速度，估算在(zài)星系当(dāng)中暗(àn)物质的质(zhì)量占整个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并不(bù)是唯一(yī)可以解释(shì)这个现象的原(yuán)因(yīn)。在一(yī)项新的研究当中，科(kē)学(xué)家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会(huì)出现速度上(shàng)的微(wēi)小差(chà)异(yì)。另外，天文学家还(hái)发(fā)现了一个(gè)反常的(de)星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星(xīng)数(shù)量却只有银河系(xì)的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须(xū)存在暗物(wù)质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离(lí)析。但是科(kē)学(xué)家们使用最先进的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和力学定律来(lái)解释(shì)的。那么又有人提(tí)出，也许(xǔ)该星系的暗物(wù)质，已经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的(de)附(fù)近(jìn)没有任何星系(xì)存在。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物质的(de)假说之外，另一种(zhǒng)可(kě)能就是人类对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的工作方式是不(bù)同的，这(zhè)意味着在行星系(xì)尺(chǐ)度中(zhōng)的天体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动(dòng)。但是上升到星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间的(de)相互作(zuò)用则是(shì)不同的方式。对(duì)于在(zài)星系团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部(bù)场效应的概念，指的是在(zài)数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊(shū)的(de)效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味(wèi)着(zhe)我们(men)需要对(duì)现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关于暗(àn)物质存在的其(qí)他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙(méng)德理论所没法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这样(yàng)的(de)星团，它们大部分的普(pǔ)通(tōng)质(zhì)量都在星系(xì)的气(qì)体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温度(dù)的急剧升高(gāo)，速(sù)度(dù)大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分的质(zhì)量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的(de)质(zhì)量区(qū)域到底是(shì)不是集中在中间呢(ne)？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显(xiǎn)地看到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星(xīng)系(xì)本身并不(bù)是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什(shén)么问题(tí)，而是这样极遥远的天体和我们(men)地(dì)球上的观测者之(zhī)间。被一个质量(liàng)超级巨大的天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量的东(dōng)西的引力(lì)，会使身后更遥(yáo)远星系的光都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的天体可(kě)能是(shì)超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团观测的时候，发(fā)现它的大质量区(qū)域并不是在中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释(shì)方法就是(shì)当星(xīng)团(tuán)发生全部的(de)碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在(zài)了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个卓越计划是什么意思，卓越计划是什么意思 报名条件有哪些区(qū)域，并在两边(biān)形成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透(tòu)镜研究也被(bèi)认(rèn)为是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的(de)光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万(wàn)年(nián)之后，可见光终于可(kě)以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之(zhī)后，这些光在(zài)宇宙空间背(bèi)景上(shàng)留下了(le)各相(xiāng)同性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较冷的区域，但实(shí)际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科(kē)学(xué)家们通过(guò)对前景背(bèi)景分离后的(de)二值图(tú)像进卓越计划是什么意思，卓越计划是什么意思 报名条件有哪些行连通(tōng)域提取和标记之后发(fā)现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起来(lái)不(bù)应该是这(zhè)样的，而随(suí)着暗(àn)物(wù)质的增加，一些峰值(zhí)的幅(fú)度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们(men)需要(yào)的暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一(yī)致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架(jià)，就很(hěn)好地解释(shì)了很(hěn)多不(bù)同的观测结(jié)果。而(ér)暗物质的本质(zhì)就是宇宙当中存(cún)在着(zhe)某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它(tā)们不参与(yǔ)任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来(lái)相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存在(zài)，就(jiù)相当于找到了暗物质存在的(de)实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经提(tí)出了(le)数十种的假想目(mù)标，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要的实验方式也(yě)不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类(lèi)为了寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸不到，几(jǐ)乎(hū)不(bù)会与常规物质(zhì)相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却(què)没有任何实(shí)质(zhì)性的发(fā)现，除了一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米(mǐ)处的(de)地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球(qiú)上最大的地学(xué)实验室，这个实验(yàn)室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼高(gāo)的探测器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗(àn)物质粒(lì)子的周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声(shēng)称(chēng)观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过(guò)了(le)20多年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降到最低(dī)，而且在20年当(dāng)中每(měi)年都是一样。一(yī)些(xiē)科学家认为这可能是(shì)人类(lèi)发现(xiàn)暗(àn)物(wù)质的第一(yī)个直(zhí)接证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期性的(de)年度信号呢(ne)？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着银河系进(jìn)行移动，那(nà)么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我们也在以(yǐ)这样的速度(dù)在穿越着暗(àn)物(wù)质流，这(zhè)个过程中会(huì)产生相(xiāng)应的振荡，同(tóng)时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有(yǒu)半年(nián)的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕(rào)银河系(xì)的(de)方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的(de)方向正好达到完全(quán)一致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太(tài)阳系(xì)相对银河(hé)系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认(rèn)为(wèi)这可以用来解释，研(yán)究人员(yuán)们(men)所(suǒ)观(guān)测到的周期性信号。当然也(yě)可能(néng)有其他的情(qíng)况，造(zào)成这种年度周(zhōu)期信号的(de)差异也可能(néng)是温度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意(yì)大利(lì)游(yóu)客的数量也(yě)符(fú)合这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又在(zài)南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验室正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室(shì)是一(yī)样的。

因此，如果在这里可(kě)以得(dé)到相同的信号，就可(kě)以(yǐ)成为暗物(wù)质所存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个(gè)实(shí)验室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目(mù)前还无法(fǎ)提供相应的(de)数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视场(chǎng)仪器提供的视(shì)野是哈勃红外仪(yí)器的100倍。南希格(gé)雷斯罗(luó)曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一个关键(jiàn)的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实(shí)验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发现，如(rú)果暗物质存在(zài)，它们(men)极有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生命的诞(dàn)生，或者说是生(shēng)命进化(huà)的一(yī)个重要因素(sù)。

如(rú)果这一理论得到(dào)进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许(xǔ)在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的(de)大前提是要先找到暗物(wù)质存在的(de)实(shí)际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持(chí)是我更新的动力！

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