宇宙是“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无法解(jiě)释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟是什(shén)么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去(qù)的(de)几(jǐ)十年当中进行了超过50次的长期实(shí)验，但(dàn)是却没有发(fā)现任(rèn)何的有(yǒu)效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学数学原(yuán)理(lǐ)一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有(yǒu)引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运(yùn)动的规律。往(wǎng)后的(de)几(jǐ)百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出(chū)现(xiàn)异常(cháng)，不符合万有引力定(dìng)律的(de)时(shí)候，他们就(jiù)会知道(dào)，周围(wéi)一定有(yǒu)未知的(de)天体通过引力在摄动(dòng)它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行(xíng)轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所(suǒ)取得(dé)重(zhòng)大天文(wén)成就的例(lì)子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事情(qíng)就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发星系团(tuán)的质量。这是(shì)一个由数千个星(xīng)系所组(zǔ)成的(de)巨大(dà)星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团(tuán)的(de)质(zhì)量一般(bān)会(huì)使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确(què)定(dìng)其(qí)质量的范围。

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

第二文章真实身高，文章个人资料简介种是动力(lì)学(xué)质量的计算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移(yí)测量星系团中的各个星(xīng)系相对于星系(xì)团(tuán)的运动速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可见(jiàn)光的形式(shì)所存(cún)在，我(wǒ)们无法看到(dào)。最(zuì)诡(guǐ)异的(de)是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现星系团中(zhōng)很多星系的(de)速度比理(lǐ)论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法将它们束(shù)缚(fù)在(zài)星(xīng)系(xì)团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用(yòng)，这种力(lì)量(liàng)来源于某种(zhǒng)隐形的(de)物质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出(chū)了这样部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反射光，但是它们(men)却(què)占据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是当时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这(zhè)个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福(fú)特在观测(cè)仙女座星系中的(de)恒星(xīng)运动。理论上来(lái)说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人感到不可思(sī)议(yì)。

随(suí)着与中心(xīn)距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋(xuá文章真实身高，文章个人资料简介n)转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿(dùn)的万有引力定律，在(zài)星系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外(wài)围的恒星早就被甩到(dào)宇(yǔ)宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对(duì)标准(zhǔn)的(de)方法来解释(shì)暗物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在(zài)X轴上距离(lí)星(xīng)系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的(de)结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质的(de)力(lì)量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通过(guò)射(shè)电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星系中心(xīn)更远距离的氢元(yuán)素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度并不符合牛(niú)顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳系也不(bù)例外，太(tài)阳系位于银(yín)河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系(xì)的(de)运(yùn)行速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实(shí)际(jì)速度远远大于理(lǐ)论速度，那(nà)么产生(shēng)以(yǐ)上这种向心加速(sù)度的原因很可能就是(shì)存在着一(yī)种我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是这些暗(àn)物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多(duō)的研究人员(yuán)开(kāi)始相信暗物质的(de)存在。科(kē)学家根据(jù)星系外(wài)恒星轨道的(de)速(sù)度，估算在星系(xì)当中暗物质的(de)质量(liàng)占整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是(shì)唯(wéi)一可(kě)以解释这个现象的(de)原因。在一(yī)项新的研究当中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现速度上的(de)微小(xiǎo)差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距(jù)离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年(nián)，大(dà)小和(hé)银河系(xì)不多，但是星系当中存在(zài)的恒(héng)星(xīng)数量却只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在(zài)理论上，该星系(xì)必(bì)须存在暗(àn)物质，否(fǒu)则(zé)就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时的详细(xì)测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律来(lái)解释的(de)。那么(me)又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质(zhì)，已经被附近的另一个大(dà)星(xīng)系(xì)剥离了(le)。奇怪的是，它的附(fù)近没有(yǒu)任(rèn)何(hé)星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗(àn)物质的(de)假说之外(wài)，另一种(zhǒng)可能(néng)就(jiù)是(shì)人类对(duì)引力的理解(jiě)还不够全面(miàn)，引力很可能在(zài)不(bù)同尺度空(kōng)间中的工作方式是(shì)不(bù)同的，这意味着在行星(xīng)系(xì)尺(chǐ)度(dù)中的天体会(huì)沿着它们的(de)轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理解的方式(shì)运动。但是上升(shēng)到星系和星团的(de)尺度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团之间(jiān)的相(xiāng)互作(zuò)用，科学家(jiā)还(hái)引入了外部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光(guāng)年的规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德(dé)理论成(chéng)立，这意(yì)味着我们需要(yào)对现在的物理定(dìng)律进(jìn)行修正，这(zhè)些(xiē)发现也让(ràng)很多(duō)人认为(wèi)暗物质假说(shuō)理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理论(lùn)证据是(shì)蒙(méng)德理论所(suǒ)没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光年的子(zi)弹(dàn)星系团，由两个碰撞的(de)星系团所(suǒ)组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分的普通质量都在星系的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候，星(xīng)际(jì)气体(tǐ)的相互作用(yòng)就会导致温度(dù)的(de)急剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降低。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星(xīng)系团大部分(fēn)的质(zhì)量(liàng)将(jiāng)位于所有这些气(qì)体(tǐ)所在的中(zhōng)间(jiān)区域。那(nà)么我们通过什么来(lái)验证(zhèng)它的(de)质量区域到底(dǐ)是不是集中在中间(jiān)呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的(de)高清照片，在照片(piàn)中我们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观(guān)测者之间。被一个质(zhì)量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现(xiàn)象就是引力透镜效应。这(zhè)个巨大(dà)的天体可能是超大质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当人们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好的解(jiě)释(shì)方法就是当星团发生全部(bù)的(de)碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质(zhì)则直(zhí)接通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力(lì)透镜。对子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好的(de)理(lǐ)论证(zhèng)据(jù)。

除此之外，还有来(lái)自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在(zài)宇宙空间背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表(biǎo)示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色则表示相对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二(èr)值图像进(jìn)行连通(tōng)域提取(qǔ)和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物(wù)质，图形看起来不应该是(shì)这(zhè)样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微(wēi)波(bō)背景辐射的测(cè)量(liàng)值(zhí)，我(wǒ)们需文章真实身高，文章个人资料简介要(yào)的暗(àn)物质大约是普通物(wù)质的5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多(duō)不同的观(guān)测结果。而暗(àn)物质的(de)本质就是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种类型的粒子，它们(men)不参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相(xiāng)互作用。所以如果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子(zi)的(de)存在(zài)，就相当于(yú)找(zhǎo)到(dào)了暗物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经(jīng)提出了数十种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目(mù)标粒子所需(xū)要(yào)的实验方式(shì)也不(bù)相同。在(zài)过去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与(yǔ)常规物质(zhì)相互作用的“暗(àn)物质”，科(kē)学家(jiā)们已经(jīng)进行了超过50次的实验，却没有任何(hé)实(shí)质性(xìng)的发现(xiàn)，除(chú)了一个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地下(xià)矿井当中，藏着地(dì)球(qiú)上最(zuì)大的(de)地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的探测器(qì)，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗物质粒(lì)子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信(xìn)号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们发现了一个(gè)有趣的(de)事(shì)情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当(dāng)中每年都是一样(yàng)。一些(xiē)科学(xué)家认为这(zhè)可(kě)能是人类发现暗物质的第一个直(zhí)接证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了(le)太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银河(hé)系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相(xiāng)应(yīng)的振(zhèn)荡，同(tóng)时(shí)地(dì)球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进(jìn)行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半年(nián)的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年则(zé)与之(zhī)相反(fǎn)。

而在(zài)6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实际(jì)的情况中，太阳(yáng)系相对银(yín)河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这个理(lǐ)论的有效性(xìng)。

因此科(kē)学(xué)家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们所观测到的周期性信号。当(dāng)然(rán)也可能有其他(tā)的情况，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期信号的(de)差(chà)异也(yě)可(kě)能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游客的(de)数量也符(fú)合这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又(yòu)在(zài)南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动(dòng)特征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得到(dào)相(xiāng)同的(de)信号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的(de)证据了。但(dàn)是由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提(tí)供(gōng)相应的数据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年(nián)，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜(jìng)大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的(de)视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其(qí)中一个关键的(de)用途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了。费米实验室(shì)粒子天(tiān)体物(wù)理中心(xīn)的科(kē)学(xué)家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在，它(tā)们(men)极有可(kě)能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质(zhì)效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙(zhòu)当中生(shēng)命的(de)诞生，或者说是生命进(jìn)化的(de)一个重要因素。

如果这一理论得到(dào)进一步的(de)证实，那么(me)遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提(tí)是要先(xiān)找到暗物(wù)质(zhì)存(cún)在(zài)的实(shí)际证据(jù)。那么(me)小伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持是我(wǒ)更新的动力！

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