宇(yǔ)宙(zhòu)是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存在(zài)科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物质存(cún)在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是(shì)却没有发现文言文许行原文及翻译注释，文言文许行原文及翻译及注释任(rèn)何的(de)有效证(zhèng)据。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学原理(lǐ)一(yī)书中，埃萨克(kè)牛顿发(fā)表了万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭(jiē)示了(le)宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们(men)发(fā)现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万有引力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的天体通过引力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过(guò)天(tiān)王星运行轨道的异(yì)常(cháng)，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重大天(tiān)文成就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星系或者(zhě)是星团的(de)尺度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的(de)物理学(xué)家弗里茨(cí)兹威基正(zhèng)在研究和测量后发星系团的质(zhì)量(liàng)。这是一个由数(shù)千个星系所组(zǔ)成(chéng)的(de)巨大星系团(tuán)，这些星(xīng)系(xì)被(bèi)引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第(dì)一种是(shì)获得其(qí)"光度学的(de)质量"，需要的(de)数(shù)据(jù)是测量(liàng)各个星系的光度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的计(jì)算，是(shì)利(lì)用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速度。当测(cè)量结果出来之后(hòu)，兹威基彻底懵(měng)了，“动力学质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学质量”的(de)400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量消失(shī)了(le)，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光的形式所存(cún)在，我们(men)无法看到。最诡异的是，在测量(liàng)速度(dù)的过程中，兹威(wēi)基发现星(xīng)系(xì)团中很(hěn)多星系的速(sù)度比理(lǐ)论上(shàng)要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅(jǐn)靠这些可见(jiàn)星系的质量所产(chǎn)生(shēng)的引力(lì)是无法(fǎ)将它们(men)束缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的(de)力(lì)量(liàng)在(zài)起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散(sàn)光、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们(men)却占据(jù)着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是(shì)当时的(de)人(rén)们对(duì)这样的一种说法不屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词(cí)才(cái)再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离(lí)中心越远的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行速度就会越慢。但是他们观测的结(jié)果却(què)让人感到不可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心(xīn)距(jù)离的增加(jiā)，恒(héng)星(xīng)的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎保(bǎo)持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中如果(guǒ)没有足(zú)够大的质量(liàng)来吸引它们，这些外围的恒星早就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对标准的(de)方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的(de)距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)。如果出现异常的结果，就认为是由(yóu)暗物(wù)质的(de)力量进入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望远镜(jìng)测量了(le)距(jù)离(lí)星系(xì)中心(xīn)更远(yuǎn)距离的氢元(yuán)素(sù)，发(fā)现它们的旋转速度(dù)并不符合(hé)牛(niú)顿的(de)力学(xué)定律。我们(men)的太阳系也不例外(wài)，太阳(yáng)系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离(lí)银河系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒(miǎo)的(de)速度(dù)围绕(rào)银河系(xì)旋(xuán)转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度(dù)的原因很可能就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我们看不(bù)到的物质(zhì)，是(shì)这些(xiē)暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越(yuè)多的研(yán)究人员开始(shǐ)相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星(xīng)系(xì)外(wài)恒(héng)星轨道的速度，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物质的质(zhì)量占整(zhěng)个(gè)星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释(shì)这文言文许行原文及翻译注释，文言文许行原文及翻译及注释(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎(hū)没(méi)有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度(dù)上的(de)微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个(gè)反(fǎn)常(cháng)的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多(duō)，但是(shì)星系当中存在(zài)的(de)恒(héng)星数(shù)量却(què)只有银(yín)河系的千分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星系必须存(cún)在暗(àn)物质，否则就会(huì)分(fēn)崩离(lí)析。但是科学家们使用最先进(jìn)的望(wàng)远镜对其进行了(le)40个小时的详(xiáng)细测(cè)量之后，发(fā)现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常的(de)物质和力(lì)学定律来解(jiě)释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被(bèi)附(fù)近(jìn)的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没(méi)有任何(hé)星系存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对(duì)引(yǐn)力的理解还不够全面，引(yǐn)力很(hěn)可(kě)能在不同(tóng)尺度空间中(zhōng)的工作方(fāng)式是不同的，这意味(wèi)着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿(yán)着它(tā)们的(de)轨道，按照我(wǒ)们所理解(jiě)的(de)方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用则是不(bù)同(tóng)的方式。对于在星系(xì)团(tuán)之(zhī)间的(de)相互作用，科学家还(hái)引入了(le)外部(bù)场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成(chéng)立，这意(yì)味着我们需(xū)要对(duì)现(xiàn)在的物理定律进行修正(zhèng)，这些发现也(yě)让很多人认为暗物(wù)质(zhì)假说理论(lùn)就此终结。但是(shì)在(zài)宇宙(zhòu)当中还(hái)有(yǒu)关于暗物(wù)质存在(zài)的其(qí)他的(de)理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星系团，由(yóu)两个(gè)碰(pèng)撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类(lèi)似(shì)这样的(de)星(xīng)团，它们大部(bù)分的普通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气(qì)体(tǐ)的相互(hù)作(zuò)用就会导致温度的急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气(qì)体所在(zài)的(de)中间区域。那(nà)么(me)我们通过什么来验证它(tā)的质量区域到底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全(quán)彩的高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲(qū)了，也不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出了什么(me)问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们(men)地球上的(de)观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生了扭曲(qū)。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天(tiān)体可能是(shì)超大质(zhì)量的黑洞(dòng)或者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当人们对子(zi)弹(dàn)星系(xì)团(tuán)观(guān)测的时候，发现它的大质量区域(yù)并不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧(cè)。所(suǒ)以最好的(de)解释方法就是当星团发生全(quán)部的(de)碰撞时，可被(bèi)观测到(dào)的(de)质(zhì)量气体(tǐ文言文许行原文及翻译注释，文言文许行原文及翻译及注释)被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在(zài)两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透(tòu)镜(jìng)研究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄(qì)今(jīn)为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自(zì)宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的(de)光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了(le)130多(duō)亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上(shàng)留下(xià)了各相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温度较高的(de)区(qū)域，蓝色则(zé)表示相(xiāng)对较(jiào)冷的区(qū)域，但实际上它们之(zhī)间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们通(tōng)过对(duì)前景背景分离后的(de)二值图像(xiàng)进行连通域(yù)提取和标记(jì)之(zhī)后发现，如(rú)果宇宙当(dāng)中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图形看起来不应(yīng)该是(shì)这样的(de)，而随(suí)着暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰值的(de)幅(fú)度会(huì)减小(xiǎo)，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了(le)匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约(yuē)是(shì)普通(tōng)物(wù)质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒(héng)星运动所需要的暗物质比例(lì)是一致的。这就(jiù)意味着。

用了(le)一(yī)个(gè)简单的理论框(kuāng)架，就很(hěn)好地解释了很多不同的观测结(jié)果。而(ér)暗物质(zhì)的本质(zhì)就是宇(yǔ)宙当中存在(zài)着某种类型的(de)粒子，它们不参与任何其他的(de)电磁(cí)作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这种粒(lì)子的存在，就相当于找到了暗物(wù)质存在的(de)实际证(zhèng)据。这种粒(lì)子(zi)到(dào)底是(shì)什么？科学(xué)家们已(yǐ)经提出了(le)数十(shí)种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要寻找这些不(bù)同的目标粒(lì)子所需要(yào)的实验方式也不相同。在过去(qù)的(de)几十年当中(zhōng)，人类为(wèi)了寻找这些看(kàn)不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物质相互(hù)作用的(de)“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实(shí)质(zhì)性的(de)发现，除了一(yī)个(gè)地(dì)方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这(zhè)个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直(zhí)致力(lì)于(yú)寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科(kē)学家声(shēng)称(chēng)观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的(de)事(shì)情。探测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后(hòu)在11月降到最低，而(ér)且在20年当(dāng)中每年都是一样。一些(xiē)科学家(jiā)认为这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个(gè)直接(jiē)证据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周期(qī)性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围绕着(zhe)银河(hé)系(xì)进行(xíng)移动(dòng)，那么如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着我(wǒ)们也在以这样(yàng)的(de)速度在穿越(yuè)着暗(àn)物(wù)质(zhì)流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳的(de)方(fāng)向与太阳环(huán)绕银河(hé)系的方向是一(yī)致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致(zhì)，这是(shì)理论(lùn)上地球穿越暗(àn)物质(zhì)流最快的(de)时(shí)段。而在11月份，又恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽管在实际的情况中，太阳系(xì)相对银河系的平面(miàn)呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并不影响这(zhè)个理论的(de)有效性。

因此科(kē)学家(jiā)认为这可(kě)以用来解释，研究人员(yuán)们所观(guān)测到的周期性信(xìn)号。当然(rán)也(yě)可能有其他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数量也符(fú)合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之前(qián)的实验室正好(hǎo)相反，而(ér)在(zài)这(zhè)里，地球穿过暗物质(zhì)流的运动(dòng)特征和(hé)第一个(gè)实验室是一样的(de)。

因此(cǐ)，如果在这里可以(yǐ)得(dé)到相同的信号(hào)，就可以成为暗物(wù)质所(suǒ)存在的非常有力的证据(jù)了。但是由(yóu)于(yú)这(zhè)个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一(yī)台新的望远镜(jìng)，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的(de)主镜(jìng)大(dà)小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供(gōng)的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜(jìng)其中一个关键的用(yòng)途就是(shì)探索暗(àn)物质背(bèi)后(hòu)的奥秘，对于探(tàn)测(cè)的结(jié)果，我们只能(néng)拭(shì)目(mù)以待(dài)了。费米实验(yàn)室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹(dān)琥(hǔ)珀(pò)和贾森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗(àn)物质存在，它们极有可能拥有另(lìng)一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当(dāng)中生(shēng)命(mìng)的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命(mìng)进(jìn)化的一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗(àn)物质会不(bù)会意(yì)味(wèi)着人类并不孤单(dān)呢？或许在(zài)宇宙当中某(mǒu)个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的(de)效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗物质存在(zài)的实际(jì)证据(jù)。那么小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支(zhī)持是我更新的动力！

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