宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在(zài)科(kē)学(xué)无法解(jiě)释的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人类(lèi)为了(le)寻(xún)找暗(àn)物质存在的证据(jù)，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了超过(guò)50次的(de)长期实验，但是却没有(yǒu)发现(xiàn)任何的(de)有效证(zhèng)据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动的规律。往后的(de)几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些(xiē)天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定(dìng)律(lǜ)的(de)时(shí)候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体(tǐ)通过(guò)引力(lì)在摄动它的轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本(běn)勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在(zài)。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定律(lǜ)所取得重大天(tiān)文(wén)成就的例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到(dào)星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个(gè)星系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测(cè)量星系团的(de)质(zhì)量一般(bān)会使(shǐ)用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果一(yī)致，就可(kě)以确定其质量的范(fàn)围(wéi)。

第(dì)一种是获(huò)得其merry什么意思 merry是彩虹社的吗"光度学的质量"，需要的(de)数据(jù)是测量各(gè)个星(xīng)系(xì)的(de)光(guāng)度。

第二(èr)种是动(dòng)力学质量的计算(suàn)，是(shì)利(lì)用光谱红移测量星(xīng)系团中的各个星(xīng)系相对于星系(xì)团的(de)运动(dòng)速度。当(dāng)测量结(jié)果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味着，后(hòu)发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不以可(kě)见光(guāng)的形式所存(cún)在，我(wǒ)们(men)无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星(xīng)系(xì)团(tuán)中很多星系(xì)的速度(dù)比理(lǐ)论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这(zhè)些可见(jiàn)星(xīng)系的质量所(suǒ)产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之(zhī)外了(le)，除非有一种神(shén)秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提(tí)出了这样部分不(bù)可见的暗(àn)质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们(men)对这样(yàng)的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行速度(dù)就会越(yuè)慢(màn)。但(dàn)是他们观测的结果却(què)让(ràng)人感到不可(kě)思(sī)议。

随着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够(gòu)大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中(zhōng)了。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗物质的(de)存在，这种方法(fǎ)就是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如(rú)果(guǒ)出现异常的(de)结果，就认(rèn)为(wèi)是由暗物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家们(men)通过射电望(wàng)远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不例(lì)外(wài)，太阳系(xì)位于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进(jìn)行(xíng)计算(suàn)，太阳系的运行速(sù)度(dù)应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千(qiān)米/秒的(de)速度围绕银河(hé)系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么产生(shēng)以(yǐ)上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是(shì)这些暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越(yuè)多的研究(jiū)人员开始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在。科学(xué)家根(gēn)据星系外恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一可以解释这(zhè)个现象的原(yuán)因(yīn)。在一项(xiàng)新的研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星(xīng)之(zhī)间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学(xué)家(jiā)还发现(xiàn)了一(yī)个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离(lí)地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当(dāng)中存在的恒星(xīng)数(shù)量却只有银(yín)河系的千分之一。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存在暗(àn)物(wù)质(zhì)，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先进的(de)望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物(wù)质(zhì)和力学定律来解(jiě)释的(de)。那(nà)么(me)又有人提出，也(yě)许该星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被(bèi)附(fù)近(jìn)的(de)另(lìng)一个(gè)大(dà)星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存(cún)在。造成这些现象的(de)除了(le)暗物质的假说之外，另一种可能(néng)就是人类对(duì)引力的理解还(hái)不够全面，引力很可能在(zài)不同(tóng)尺度空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意(yì)味着(zhe)在行(xíng)星系尺度中的(de)天体会沿(yán)着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我们(men)所理解的方式运动。但是(shì)上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同的方式(shì)。对(duì)于在(zài)星系团之(zhī)间的(de)相互(hù)作用，科学家(jiā)还引(yǐn)入了外(wài)部(bù)场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的是在数(shù)百万光年的(de)规模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之(zhī)间会产生对彼此特殊(shū)的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多人认为暗物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有关于(yú)暗物质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星(xīng)系团(tuán)所(suǒ)组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们(men)大部分的普通(tōng)质量(liàng)都(dōu)在(zài)星系的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星(xīng)际(jì)气体的(de)相互作用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大幅降低。所(suǒ)以在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系(xì)团大部分的质(zhì)量(liàng)将(jiāng)位于所有这些气(qì)体所在的(de)中间(jiān)区域。那(nà)么(me)我们通过(guò)什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在(zài)照片中我们(men)可(kě)以(yǐ)明显地(dì)看到很(hěn)多星系似乎被拉伸产生了巨大的(de)形变。其实这些(xiē)星系本身并不是真的(de)被(bèi)扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极遥远的天体和我们(men)地球(qiú)上(shàng)的(de)观(guān)测者(zhě)之(zhī)间。被一个质量超级巨大的(de)天体(tǐ)遮挡(dǎng)，这(zhè)个(gè)超大(dà)质量的(de)东西的引力，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就是引(yǐn)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(zhě)是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹星系团(tuán)观测(cè)的时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是当(dāng)星团发生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可被观测到(dào)的(de)质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间，暗物(wù)质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了(le)引力透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力透镜研究也被认(rèn)为是暗物质存在的(de)迄今为止最好的理论(lùn)证(zhèng)据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部(bù)分表示温(wēn)度较高的(de)区(qū)域，蓝(lán)色则(zé)表示相对较冷(lěng)的区(qū)域(yù)，但(dàn)实际merry什么意思 merry是彩虹社的吗(jì)上(shàng)它(tā)们(men)之(zhī)间的温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对前(qián)景(jǐng)背景分离(lí)后的二(èr)值图像进行连通域提(tí)取和标(biāo)记之(zhī)后(hòu)发现，如(rú)果宇宙当中没有(yǒu)暗(àn)物质，图(tú)形看起来不(bù)应该是(shì)这(zhè)样(yàng)的，而随着暗(àn)物(wù)质的增加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微波(bō)背(bèi)景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗物(wù)质(zhì)大约是普(pǔ)通物(wù)质的(de)5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解(jiě)释星(xīng)系当中恒星(xīng)运(yùn)动所需(xū)要(yào)的暗物质比例是(shì)一致的。这就意(yì)味着。

用了(le)一个简单的理论框架，就(jiù)很好地解释(shì)了很多不同的(de)观(guān)测结(jié)果。而暗物质的(de)本质就是宇宙当(dāng)中存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不参与(yǔ)任何其(qí)他的电磁作(zuò)用(yòng)，只通过引(yǐn)力来相互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什(shén)么？科学(xué)家们(men)已(yǐ)经(jīng)提出(chū)了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而要(yào)寻找这些不(bù)同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也不(bù)相同(tóng)。在过去的几十(shí)年当中，人类为了寻找这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几(jǐ)乎(hū)不(bù)会与常规物质相互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学(xué)家们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任(rèn)何实质性的发现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当中(zhōng)，藏着地球上最大(dà)的(de)地学实验室，这(zhè)个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测器，一(yī)直致力于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的周期(qī)性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声(shēng)称观测(cè)到了(le)某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后在11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年(nián)当中每年(nián)都是一(yī)样。一些科(kē)学家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质(zhì)会产(chǎn)生周期性的(de)年(nián)度信号(hào)呢(ne)？刚(gāng)才(cái)我们讲(jiǎng)了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进(jìn)行(xíng)移动，那么(me)如(rú)果暗物质存(cún)在(zài)宇宙当中，这意味(wèi)着我们(men)也在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个过(guòmerry什么意思 merry是彩虹社的吗)程中会产生相应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围(wéi)绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与(yǔ)太阳(yáng)的(de)方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好(hǎo)达到了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这(zhè)个理(lǐ)论(lùn)的(de)有效(xiào)性。

因此科学家认(rèn)为这(zhè)可以用来解(jiě)释，研究人员们(men)所(suǒ)观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这种年(nián)度(dù)周期信号(hào)的(de)差异也可(kě)能是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高山上(shàng)的(de)积雪，甚至连意大利游(yóu)客的数量也(yě)符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建立了一个几乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流的运动(dòng)特征和第一(yī)个实验(yàn)室是一样的。

因此，如果在(zài)这里可以得到(dào)相同(tóng)的(de)信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法提(tí)供相应的数据(jù)支持(chí)。另(lìng)外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪(yí)器(qì)的100倍。南希(xī)格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中(zhōng)一个关键(jiàn)的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能(néng)拭目以待了。费(fèi)米实(shí)验(yàn)室粒子天体物(wù)理中心的(de)科学(xué)家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗物质存在(zài)，它们(men)极(jí)有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神秘的效(xiào)应(yīng)，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，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(dào)进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会不会意(yì)味(wèi)着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某(mǒu)个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过(guò)这样的(de)效应创(chuàng)造生(shēng)命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的支(zhī)持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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