宇(yǔ)宙是(shì)“人为(wèi)制造”的？为何会存在科学(xué)无法解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了(le)寻(xún)找(zhǎo)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的证据，科学家们(men)在过去(qù)的几十(shí)年当中进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有发(fā)现任何的(de)有效证据。除了(le)一个地(dì琅琊榜霓凰为什么嫁给聂铎 言豫津最后娶宫羽了吗)方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克(kè)牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示(shì)了(le)宇宙中(zhōng)天体运动的(de)规律。往后的几百(bǎi)年(nián)来，当天文(wén)学家们发现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨道出现(xiàn)异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通(tōng)过(guò)引力在(zài)摄动它的轨(guǐ)道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过(guò)天王(wáng)星运(yùn)行轨道的异(yì)常，推算并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引力定(dìng)律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是(shì)这些发(fā)现都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个(gè)由(yóu)数千个星系所组(zǔ)成的巨大(dà)星系团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质(zhì)量一般会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结(jié)果(guǒ)一(yī)致，就可以确定其质量的(de)范围。

第(dì)一种是获得其"光度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是动力学质量(liàng)的(de)计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红移(yí)测(cè)量星系(xì)团(tuán)中的各个星系相对于星系团(tuán)的(de)运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度(dù)学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很多星系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星系(xì)的质(zhì)量所(suǒ)产生的引力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量在(zài)起作(zuò)用(yòng)，这种力量来(lái)源于某种隐形(xíng)的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是(shì)它们却(què)占(zhàn)据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的(de)质量(liàng)。只是(shì)当时(shí)的人们(men)对这样(yàng)的一种说(shuō)法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次(cì)出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在观测(cè)仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在(zài)其(qí)轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他们(men)观(guān)测的(de)结果却让(ràng)人感到不可思(sī)议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，在(zài)星系当(dāng)中如果没(méi)有足够大的质量来吸引(yǐn)它(tā)们，这些外围的恒星(xīng)早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使(shǐ)用(yòng)一种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的存在(zài)，这(zhè)种方法就是测量星系当中(zhōng)气体(tǐ)在(zài)X轴上距离(lí)星系中(zhōng)心的距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常(cháng)的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量(liàng)进入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电(diàn)望远镜测量了距(jù)离星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不符合牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳(yáng)系也(yě)不例外(wài)，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂(bì)之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万(wàn)有(yǒu)引力定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于(yú)理(lǐ)论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种向(xiàng)心加速(sù)度的原(yuán)因很可能就(jiù)是存在着一种我们(men)看不到(dào)的物质，是这些暗(àn)物(wù)质的引力效应将星(xīng)系聚集在(zài)了(le)一起(qǐ)。

也(yě)是(shì)从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的(de)研究人员开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系外(wài)恒星(xīng)轨道(dào)的速度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗(àn)物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质量的85%。但是，暗物(wù)质并不是(shì)唯一(yī)可以解释(shì)这个现象(xiàng)的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的(de)研(yán)究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引(yǐn)力效(xiào)应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也(yě)会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反常的(de)星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银河系(xì)不多，但是星(xīng)系当中存在的(de)恒(héng)星数(shù)量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在理(lǐ)论(lùn)上，该星系(xì)必须存(cún)在暗物质(zhì)，否(fǒu)则就会(huì)分崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进(jìn)行了40个小时(shí)的(de)详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可以用正常的物(wù)质和(hé)力(lì)学定律(lǜ)来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个(gè)大(dà)星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假说(shuō)之(zhī)外(wài)，另一(yī)种可(kě)能就是人(rén)类(lèi)对引力(lì)的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不(bù)同(tóng)的(de)，这意味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的琅琊榜霓凰为什么嫁给聂铎 言豫津最后娶宫羽了吗轨道，按照(zhào)我们所理解的(de)方式运(yùn)动。但是上升到星系和星(xīng)团的(de)尺度，引力(lì)之间的相互(hù)作用则是不同的方式。对(duì)于在(zài)星(xīng)系团之间的相互作用，科学(xué)家还引(yǐn)入(rù)了外(wài)部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是(shì)在数百(bǎi)万光年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意味(wèi)着我们需要对现在(zài)的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些发现也(yě)让很多人认为暗物(wù)质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德(dé)理(lǐ)论所(suǒ)没(méi)法解释的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大(dà)部(bù)分的(de)普(pǔ)通质量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发(fā)生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就会导致(zhì)温度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子弹星系团大部分(fēn)的质量(liàng)将位于(yú)所(suǒ)有这些气(qì)体所在的中间区(qū)域。那么我们通过(guò)什么来验证它的质量区域(yù)到底是不(bù)是集中(zhōng)在(zài)中(zhōng)间呢？前(qián)不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太空望(wàng)远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一(yī)张全彩的高清照片，在照片(piàn)中我们可以(yǐ)明显地看到(dào)很多星系似乎(hū)被(bèi)拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之(zhī)间(jiān)。被一个(gè)质(zhì)量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的引力，会(huì)使身后更(gèng)遥远(yuǎn)星系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可(kě)能是超大质量的黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测的时(shí)候，发现它(tā)的大(dà)质量区域并不是在中间，而是(shì)在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当星团发(fā)生全(quán)部的碰(pèng)撞(zhuàng)时，可(kě)被观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在(zài)了中间，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的引力(lì)透(tòu)镜研(yán)究也被认为是(shì)暗物质存在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此(cǐ)之(zhī)外，还(hái)有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老的光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇(yǔ)宙当中了。经过了(le)130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留下了各相同(tóng)性(xìng)的微波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分(fēn)表示温(wēn)度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它(tā)们之(zhī)间的(de)温差(chà)只有(yǒu)万分之一(yī)。

科学家(jiā)们通(tōng)过对前景背景分(fēn)离后的(de)二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域(yù)提(tí)取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着暗(àn)物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会减(jiǎn)小，才(cái)变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹(pǐ)配(pèi)宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星(xīng)系当(dāng)中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就(jiù)很(hěn)好地解释(shì)了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任(rèn)何其他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相(xiāng)互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在(zài)的实际证据。这(zhè)种粒子到(dào)底是什(shén)么？科学(xué)家们已经提出了(le)数十种(zhǒng)的假想目(mù)标，而(ér)要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目(mù)标(biāo)粒子所需要的实(shí)验方式也不相同。在过(guò)去的几十(shí)年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常(cháng)规物质相互作用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学家们(men)已(yǐ)经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了(le)一个地方，意(yì)大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处(chù)的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地学实验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”琅琊榜霓凰为什么嫁给聂铎 言豫津最后娶宫羽了吗。这(zhè)里有一个三层楼高的探测(cè)器，一直(zhí)致力于寻找暗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(le)某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会在(zài)每(měi)年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当(dāng)中每年(nián)都是一样。一些科(kē)学家(jiā)认为这可能是人(rén)类发(fā)现暗物质的第(dì)一个(gè)直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年度信号(hào)呢？刚才(cái)我(wǒ)们讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我(wǒ)们也在(zài)以这样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗(àn)物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时(shí)地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球围绕太阳的方(fāng)向(xiàng)与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的方向是一(yī)致(zhì)的，而另外半年(nián)则(zé)与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳(yáng)的方(fāng)向正好达到完(wán)全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系相对银(yín)河系的(de)平面呈现了60度(dù)的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来解释，研究(jiū)人(rén)员(yuán)们所观测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当然也可能(néng)有其他的情况，造成(chéng)这种年度(dù)周期信号的(de)差异也可能是(shì)温度(dù)、湿度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立了一个几乎相同的(de)实验(yàn)室，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前的(de)实(shí)验室(shì)正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿(chuān)过(guò)暗物质(zhì)流(liú)的(de)运动特征和(hé)第一个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信号(hào)，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非常有力(lì)的(de)证据了。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无法(fǎ)提供(gōng)相应的(de)数(shù)据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射(shè)一(yī)台(tái)新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台(tái)太(tài)空望远(yuǎn)镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同，但它(tā)的宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野是哈(hā)勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜(jìng)其中(zhōng)一(yī)个关键(jiàn)的用途就是探(tàn)索暗物质背后的(de)奥秘(mì)，对于探测的结果，我(wǒ)们只能拭(shì)目(mù)以待了。费米实验室(shì)粒(lì)子天体(tǐ)物理中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥有另一种神秘(mì)的效应，这种暗(àn)物质(zhì)效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞(dàn)生，或(huò)者说是生命进化的一个重要因(yīn)素(sù)。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不(bù)会意(yì)味着人类(lèi)并不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某(mǒu)个角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样的(de)效应创造生(shēng)命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前提(tí)是要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实际(jì)证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们(men)，你们(men)觉得暗(àn)物(wù)质到(dào)底(dǐ)存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持是我更(gèng)新(xīn)的动力！

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