宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为(wèi)了(le)寻找暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中(zhōng)进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是却没有发(fā)现任何的有效证据(jù)。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的自(zì)然哲学数(shù)学原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力定律(lǜ)，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百(bǎi)年(nián)来，当天文学家(jiā)们(men)发现(xiàn)某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引力(lì)定律的时候，他们(men)就会知(zhī)道，周围一定有未知(zhī)的(de)天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的(de)发现(xiàn)都是(shì)应用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒(héng)星系统的(de)尺度当中，可当我(wǒ)们上升到(dào)星系或者是星团(tuán)的尺度，事情(qíng)就开始变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨(jù)大星系团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚在(zài)一起。测(cè)量星系团(tuán)的(de)质量一般会使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方(fāng)法结果(guǒ)一(yī)致，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种是(shì)获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测(cè)量各个(gè)星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的(de)计算，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相对于星(xīng)系(xì)团的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量并不以(yǐ)可见(jiàn)光的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团中很多星(xīng)系的速度比理(lǐ)论上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早(zǎo)就(jiù)应(yīng)该被抛出星系团之外了，除(chú)非有一种神秘的(de)力(lì)量在起作(zuò)用，这(zhè)种力量来源于某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹维基提出(chū)了(le)这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸(xī)光、反(fǎn)射(shè)光，但是(shì)它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对(duì)这样的一种说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福(fú)特(tè)在观(guān)测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距(jù)离中(zhōng)心越远的(de)恒星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感到不可(kě)思议。

随着与中心(xīn)距离的增加，恒星的旋(xuán)转速度几乎保持不变。可(kě)是根据牛(niú)顿的万(wàn)有引力定律，在星系(xì)当中如果没有足够(gòu)大的质量来吸引它们，这些外围的恒星(xīng)早就(jiù)被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学(xué)家(jiā)们会使(shǐ)用一种(zhǒng)相对标准的(de)方法来解(jiě)释暗物质(zhì)的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果出(chū)现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质(zhì)的力(lì)量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学(xué)家们通过(guò)射(shè)电(diàn)望远镜测量了距离星(xīng)系中心(xīn)更远距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们(men)的旋转速(sù)度(dù)并(bìng)不符(fú)合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不例外，太阳系位(wèi)于(yú)银(yín)河(hé)系(xì)的第(dì)三悬臂之上，距离银(yín)河系中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有(yǒu)引(yǐn)力定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳(yáng)系(xì)的运行速度应该是160千米/秒，但实际上(shàng)，太(tài)阳系(xì)正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度，那么(me)产(chǎn)生以上这种向心加速度的原因很可(kě)能就是(shì)存在(zài)着一(yī)种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的引力效应将星系聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多的研究人(rén)员(yuán)开始相(xiāng)信暗(àn)物质的存在。科(kē)学家根据星(xīng)系(xì)外(wài)恒星轨(guǐ)道(dào)的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的(de)质量占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不(bù)是(shì)唯一可以解(jiě)释(shì)这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几乎(hū)没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也(yě)会出现速(sù)度上的微小差异。另外，天文(wén)学(xué)家还(hái)发现了一个(gè)反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系当中存(cún)在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银河系(xì)的千(qiān)分(fēn)之(zhī)一。

所以(yǐ)在理论上，该(gāi)星系(xì)必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科(kē)学家们(men)使用最先进的(de)望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后，发(fā)现(xiàn)星系中的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用(yòng)正常的(de)物质和力学定(dìng)律来解释(shì)的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的(de)附(fù)近(jìn)没有任(rèn)何星(xīng)系存(cún)在。造(zào)成这些现象的除了暗物(wù)质的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可(kě)能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间(jiān)中(zhōng)的工作方(fāng)式是(shì)不同的，这意味(wèi)着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们的轨道(dào)，按照(zhào)我们所理解的(de)方式运动。但(dàn)是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是(shì)不同(tóng)的方式。对于在星系团之间(jiān)的(de)相互作用(yòng)，科学家(jiā)还(hái)引入了(le)外部场效(xiào)应的概(gài)念(niàn)，指的是在数(shù)百万光(guāng)年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊(shū)的(de)效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)我们需要对现在的(de)物理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让很多人认为暗(àn)物质假说(shuō)理论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇宙当中还(hái)有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是(shì)蒙(méng)德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两个(gè)碰撞的星系团(tuán)所组成，类似(shì)这样的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的普通质量都在(zài)星(xīng)系的气(qì)体当(dāng)中。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的(de)相互作用(yòng)就会(huì)导致温度的(de)急剧升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的质(zhì)量将位于所有(yǒu)这些气(qì)体(tǐ)所在(zài)的(de)中间区域(yù)。那么(me)我们通过(guò)什么来验证(zhèng)它的质量(liàng)区域到底(dǐ)是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在(zài)照片(piàn)中我们可以明显地(dì)看到很多星(xīng)系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭(niǔ)曲(qū)了，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远的天体(t沈阳所有中专学校名单一览表，沈阳所有中专学校名单表ǐ)和我们地球(qiú)上的观测者之间(jiān)。被一个质量超级(jí)巨(jù)大(dà)的天体遮挡，这个超大(dà)质(zhì)量的(de)东西(xī)的(de)引(yǐn)力，会使身后更遥远星系(xì)的光都(dōu)发生了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是(shì)引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候，发现它(tā)的(de)大质(zhì)量(liàng)区域并不(bù)是在(zài)中间(jiān)，而(ér)是在两侧。所以最好的(de)解(jiě)释方法就(jiù)是当星团(tuán)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(àn)物质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区(qū)域，并(bìng)在两(liǎng)边形(xíng)成(chéng)了引力透镜(jì沈阳所有中专学校名单一览表，沈阳所有中专学校名单表ng)。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透镜研究也(yě)被(bèi)认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中(zhōng)最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年(nián)之后，可见光终于(yú)可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了。经过了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在(zài)宇(yǔ)宙(zhòu)空间(jiān)背景上留(liú)下了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐射。其(qí)中红色的部分表示温度(dù)较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则(zé)表示相(xiāng)对较(jiào)冷(lěng)的区域，但实际上它们之间的温(wēn)差只有万分之一(yī)。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后的二(èr)值图像(xiàng)进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该是(shì)这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一(yī)些(xiē)峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微(wēi)波背景辐(fú)射(shè)的测量值，我(wǒ)们需要的暗物质大(dà)约(yuē)是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要(yào)的暗物质(zhì)比例(lì)是一致的。这就意味着。

用了(le)一个简单的(de)理论框架，就(jiù)很好地解释了很多(duō)不同的观测结果。而暗(àn)物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子，它(tā)们不(bù)参与任(rèn)何其他的电(diàn)磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当于找到了(le)暗物(wù)质存(cún)在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到(dào)底是什么(me)？科(kē)学家们(men)已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的(de)假想目(mù)标(biāo)，而要(yào)寻找这(zhè)些不同(tóng)的目标粒(lì)子(zi)所(suǒ)需要(yào)的(de)实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去(qù)的几十年当(dāng)中(zhōng)，人(rén)类为了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何(hé)实(shí)质(zhì)性(xìng)的发(fā)现，除了一(yī)个地(dì)方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山(shān)下1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大(dà)的(de)地学实(shí)验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼(lóu)高的探测(cè)器，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称观(guān)测(cè)到了(le)某(mǒu)种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最低(dī)，而(ér)且在(zài)20年当中每年(nián)都是一样。一(yī)些科学家认为这可能(néng)是(shì)人类发现(xiàn)暗物质的第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗物(wù)质会产生(shēng)周期性的(de)年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕着(zhe)银河系(xì)进行(xíng)移(yí)动，那么(me)如(rú)果暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这样的(de)速(sù)度在(zài)穿越着暗物质(zhì)流，这个(gè)过(guò)程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又(yòu)以30公里/秒的(de)速度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达(dá)到完全一(yī)致，这是(shì)理论上地球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快的(de)时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽管在实际的(de)情况中，太阳系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这(zhè)并不(bù)影响这个理论的有效(xiào)性(xìng)。

因此科学家认为这(zhè)可以用来解(jiě)释，研究人员们所观测到(dào)的周期性信号。当(dāng)然也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造(zào)成(chéng)这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的(de)差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚(shèn)至连(lián)意大利游客的数量也符合这(zhè)个周期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季节与(yǔ)之前的实(shí)验室正好相反，而在(zài)这里，地球穿过(guò)暗(àn)物质流的(de)运(yùn)动特征和第一个实验室(shì)是一(yī)样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可以得到(dào)相(xiāng)同的信号，就可以成为暗(àn)物质所存在(zài)的非常有(yǒu)力的(de)证(zhèng)据了(le)。但(dàn)是由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还无法(fǎ)提(tí)供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼(màn)”沈阳所有中专学校名单一览表，沈阳所有中专学校名单表，它的主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同(tóng)，但它(tā)的(de)宽(kuān)视场仪器提供的(de)视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是(shì)探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探(tàn)测的结(jié)果，我(wǒ)们只能(néng)拭目以(yǐ)待了。费米实(shí)验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗(àn)物质存在，它们极(jí)有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神秘的(de)效(xiào)应，这种暗物质效应，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重(zhòng)要因(yīn)素。

如果这一理论(lùn)得到(dào)进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质(zhì)会(huì)不会(huì)意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质(zhì)正在通(tōng)过这样(yàng)的效(xiào)应(yīng)创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大前提(tí)是要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在(zài)的实际(jì)证(zhèng)据。那么(me)小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得(dé)暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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