宇(yǔ)宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物(wù)质存在(zài)的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了超过50次(cì)的(de)长期实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任(rèn)何的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当(dāng)天(tiān)文学家们发(fā)现某些天体运(yùn)行轨道出(chū)现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定律(lǜ)的时候，他(tā)们就会知道(dào)，周围一(yī)定有未知(zhī)的(de)天(tiān)体通过引力在(zài)摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶就(jiù)通(tōng)过(guò)天王(wáng)星运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算(suàn)并且发现(xiàn)了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发(fā)现都(dōu)是应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得重大天文成就(jiù)的(de)例子(zi)。但是这(zhè)些发现都是(shì)在恒星(xīng)系统的尺度当中(zhōng)，可(kě)当我们(men)上升到(dào)星(xīng)系或者(zhě)是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一个由(yóu)数千个星系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些星系(xì)被引(yǐn)力束缚在一起。测量星(xīng)系(xì)团的(de)质量一般(bān)会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以确定其质(zhì)量的范围(wéi)。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据是测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第(dì)二种是动力学质量的(de)计算(suàn)，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量星系团中的(de)各个(gè)星(xīng)系相对(duì)于星(xīng)系团的运动速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的(de)质量(liàng)消(xiāo)失了，或者说这99%的质量(liàng)并不(bù)以(yǐ)可见光(guāng)的形式(shì)所(suǒ)存在(zài)，我们(men)无法看到。最诡异的是(shì)，在(zài)测(cè)量速度的过程(chéng)中，兹威(wēi)基发现星系团中很多星(xīng)系的(de)速度比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿(dùn)的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠这(zhè)些可(kě)见(jiàn)星(xīng)系的质量所产生的(de)引力是无法将它们束缚在星(xīng)系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之(zhī)外(wài)了，除(chú)非有一种神秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用(yòng)，这种力量来(lái)源于某种隐形的(de)物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的(de)暗质(zhì)，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反(fǎn)射(shè)光，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是(shì)当时(shí)的人(rén)们对这(zhè)样的一(yī)种说(shuō)法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观(guān)测仙女座星系中的恒(héng)星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越(yuè)远的(de)恒(héng)星在其轨道上的(de)运行速度就(jiù)会(huì)越慢。但是他们(men)观测的结果(guǒ)却(què)让(ràng)人感到(dào)不(bù)可思议。

随着与(yǔ)中心距离的(de)但得夕阳无限好何须惆怅近黄昏什么意思啊，但得夕阳无限好,何须惆怅近黄昏——《楹联》增加，恒(héng)星(xīng)的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律，在星(xīng)系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸引它们(men)，这些(xiē)外围的恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到(dào)宇宙(zhòu)当中了(le)。基(jī)于(yú)这种现象，科(kē)学家们(men)会(huì)使用(yòng)一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法来解释暗物质的存(cún)在，这(zhè)种方法(fǎ)就(jiù)是测量星系(xì)当中气(qì)体在(zài)X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的距离(lí)，以(yǐ)及在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星系中心(xīn)更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速(sù)度并不符合牛顿(dùn)的(de)力(lì)学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系也不例外，太阳(yáng)系位(wèi)于(yú)银河系的(de)第三(sān)悬臂之上，距离银河(hé)系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万有(yǒu)引力(lì)定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速(sù)度应(yīng)该是(shì)160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实际速度(dù)远远大(dà)于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能就是存(cún)在着一种我们看不到的物质，是这些暗物(wù)质(zhì)的(de)引(yǐn)力效应将星系(xì)聚(jù)集(jí)在了一(yī)起。

也(yě)是从(cóng)这时开(kāi)始，越来越多(duō)的研(yán)究人员开(kāi)始相信暗物(wù)质的存在。科(kē)学家(jiā)根据(jù)星系(xì)外恒(héng)星轨道的(de)速度，估(gū)算在(zài)星系(xì)当中(zhōng)暗(àn)物(wù)质的(de)质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新的研究当(dāng)中，科学家们发(fā)现，几乎没(méi)有(yǒu)引(yǐn)力效(xiào)应的(de)遥远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现速度上的微小差异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在(zài)暗物质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科(kē)学(xué)家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行(xíng)了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量(liàng)之后，发(fā)现星系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以(yǐ)用正常的物质和力学定律来(lái)解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗(àn)物(wù)质，已经被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星(xīng)系存在。造(zào)成这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很可能在不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这(zhè)意味着在行(xíng)星(xīng)系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道(dào)，按照我们(men)所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是(shì)上升到星系(xì)和星(xīng)团的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则(zé)是不(bù)同(tóng)的方式。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的(de)相互(hù)作用(yòng)，科(kē)学(xué)家还引入了(le)外(wài)部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这(zhè)个理论叫做(zuò)MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律进行修正，这些发(fā)现也让很多(duō)人认为(wèi)暗(àn)物质(zhì)假说(shuō)理论(lùn)就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论(lùn)证(zhèng)据(jù)，这些理论证据是(shì)蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个(gè)碰撞的星系团所组成(chéng)，类似(shì)这样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星(xīng)团(tuán)以1000但得夕阳无限好何须惆怅近黄昏什么意思啊，但得夕阳无限好,何须惆怅近黄昏——《楹联》万(wàn)公里/小时发(fā)生碰撞的(de)时(shí)候，星际气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后(hòu)，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么我们通过(guò)什么来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底是不是集中(zhōng)在(zài)中间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回了(le)宇宙当中第(dì)一张全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的(de)形变。其(qí)实这些星系(xì)本(běn)身并不(bù)是(shì)真(zhēn)的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一(yī)个质量超级(jí)巨大的(de)天体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星系的光都发生了扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的(de)黑洞或者是(shì)暗物质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并(bìng)不是在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧(cè)。所以最好的解释方法(fǎ)就是当(dāng)星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通(tōng)过(guò)了这个区域，并(bìng)在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引(yǐn)力透镜研(yán)究也(yě)被认为是暗物(wù)质存(cún)在(zài)的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的(de)理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自宇宙当(dāng)中最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年之后(hòu)，可见光(guāng)终于可(kě)以(yǐ)畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在(zài)宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分表(biǎo)示温度较(jiào)高的区域，蓝色则表示(shì)相对较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上(shàng)它(tā)们之间的温(wēn)差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学家们(men)通过对前景背景分离(lí)后的二(èr)值(zhí)图像进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记之(zhī)后发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起来不应(yīng)该(gāi)是这样的，而随(suí)着(zhe)暗物质的(de)增加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗物质大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字与解释星(xīng)系当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的暗物质(zhì)比例是一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多不(bù)同的(de)观测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本质就是(shì)宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在着某种类型的粒子，它们不参(cān)与(yǔ)任何(hé)其他的电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如(rú)果能够找到(dào)这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出(chū)了数十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻(xún)找这些(xiē)不同的目标粒(lì)子所需(xū)要的(de)实验方(fāng)式也(yě)不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类(lèi)为了寻找这些(xiē)看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行(xíng)了超过50次的实验，却没(méi)有任何(hé)实质性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大(dà)利的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1但得夕阳无限好何须惆怅近黄昏什么意思啊，但得夕阳无限好,何须惆怅近黄昏——《楹联》400米(mǐ)处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地学实(shí)验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年的数据收(shōu)集(jí)，人们发现了一个有趣的事情。探测率会(huì)在(zài)每年的6月份达(dá)到峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年当(dāng)中每年都是(shì)一(yī)样(yàng)。一些科学(xué)家(jiā)认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证(zhèng)据。

但是为什么暗物(wù)质会产生周期性(xìng)的年度(dù)信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河系(xì)进行(xíng)移(yí)动，那么如果暗物质存(cún)在(zài)宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以(yǐ)这样的速(sù)度在穿越着暗(àn)物质流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生(shēng)相应的(de)振荡，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围绕太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则(zé)与之(zhī)相(xiāng)反。

而在6月份的时候，地球与太(tài)阳的方向正好达到(dào)完全一(yī)致，这(zhè)是(shì)理论上地(dì)球(qiú)穿越暗物质流(liú)最快的(de)时段。而在11月份(fèn)，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实际的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了(le)60度的(de)倾斜，但是这并不影响这个理论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤(rǎng)中的水分、高(gāo)山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意(yì)大利游客(kè)的数(shù)量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南(nán)半球建(jiàn)立(lì)了(le)一个几乎相同的(de)实(shí)验室，这里的(de)季节(jié)与之前(qián)的实验室正好相反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿(chuān)过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此(cǐ)，如果在(zài)这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存在的非(fēi)常(cháng)有力的(de)证据(jù)了。但是由于这(zhè)个实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目(mù)前还无(wú)法提供相应的数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的主镜大(dà)小跟(gēn)哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视(shì)野是哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关键的用(yòng)途就是(shì)探索暗(àn)物(wù)质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探(tàn)测(cè)的结果，我(wǒ)们(men)只能(néng)拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子(zi)天(tiān)体物理中心的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质存在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物质(zhì)效(xiào)应，会支持(chí)宇(yǔ)宙当中生命的(de)诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要(yào)因素。

如(rú)果这一(yī)理(lǐ)论得到进一步(bù)的证实，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗(àn)物质会(huì)不会意(yì)味着人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应(yīng)创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是(shì)要(yào)先(xiān)找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗(àn)物质到(dào)底存不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的动(dòng)力(lì)！

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