宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人类为了(le)寻找(zhǎo)暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去(qù)的几十(shí)年当中(zhōng)进行了(le)超过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效证(zhèng)据(jù)。除了(le)一个地(dì)方，在(zài)1687年出版(bǎn)的(de)自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书(shū)中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律(lǜ)，它揭示了宇宙(zhòu)中天(tiān)体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来(lái)，当天文学家们发(fā)现某些天(tiān)体运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有(yǒu)引力(lì)定律的时候(hòu)，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的(de)天体通过引力在摄(shè)动它的(de)轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通(tōng)过天王星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并(bìng)且发现了海(hǎi)王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力(lì)定律所取得重(zhòng)大天文成就的(de)例子。但是(shì)这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这是(shì)一(yī)个(gè)由数千个星系(xì)所(suǒ)组成的(de)巨大星系团(tuán)，这些(xiē)星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结(jié)果一致，就可(kě)以(yǐ)确(què)定其质(zhì)量的范围。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学的质(zhì)量"，需(xū)要的数(shù)据是(shì)测量各(gè)个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质量的吉首市是地级市还是县级市呢 吉首市是几线城市计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中的各个星(xīng)系相对(duì)于星(xīng)系团的运动速度(dù)。当测量结(jié)果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质(zhì)量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程(chéng)中，兹威基发现星系团中很多星系(xì)的速(sù)度(dù)比理论上要快得多(duō)，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这些(xiē)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)就应该被(bèi)抛出星系团之外了，除非(fēi)有一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的(de)力量(liàng)在起作用，这种(zhǒng)力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样部分不(bù)可(kě)见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇(yǔ)宙中绝大部分的质(zhì)量。只是当时的人(rén)们对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词(cí)才再(zài)一次(cì)出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒(héng)星(xīng)在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但(dàn)是他们观(guān)测的结果(guǒ)却(què)让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可(kě)是根据牛(niú)顿的万有引(yǐn)力定律，在星系(xì)当(dāng)中如果没有足够(gòu)大(dà)的质量(liàng)来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标准的方法来解释暗物(wù)质的存在，这(zhè)种方法就是测量星系(xì)当(dāng)中气体(tǐ)在X轴上距(jù)离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果出现异(yì)常的结果，就认为是由暗物质(zhì)的(de)力(lì)量进入其中。

于是科(kē)学家们(men)通过射(shè)电望(wàng)远镜测(cè)量了距离星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离的(de)氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力(lì)学定律。我们的太阳系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位于银河(hé)系的第三悬(xuán)臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进(jìn)行计算(suàn)，太(tài)阳系(xì)的运行速(sù)度(dù)应该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳(yáng)系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因(yīn)很(hěn)可能就(jiù)是存在着一种我们看不(bù)到的(de)物(wù)质，是这些暗物质的(de)引(yǐn)力效应将(jiāng)星(xīng)系聚集在(zài)了一(yī)起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系(xì)外(wài)恒星轨道的速度(dù)，估算在星(xīng)系当中暗物(wù)质(zhì)的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这(zhè)个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出(chū)现速度上(shàng)的(de)微小差异。另外，天文学(xué)家还(hái)发(fā)现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系(xì)距(jù)离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大小和银(yín)河(hé)系不多，但(dàn)是星系(xì)当(dāng)中存在的恒星数量却只有(yǒu)银河系(xì)的千分(fēn)之一。

所以在(zài)理论(lùn)上(shàng)，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但(dàn)是科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对(duì)其进行了40个(gè)小时(shí)的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的(de)物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇怪(guài)的是，它的附(fù)近没有任何星系存在(zài)。造成这些现象的(de)除了暗物(wù)质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另(lìng)一种可能(néng)就(jiù)是人类对(duì)引(yǐn)力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的(de)，这意味着在行星系(xì)尺度中的天体会沿着它们的轨道，按照我(wǒ)们所(suǒ)理解(jiě)的方式运(yùn)动。但是上升到星(xīng)系和星团的(de)尺(chǐ)度，引力(lì)之间的相互作用则是(shì)不(bù)同的方式(shì)。对于(yú)在星系团之(zhī)间的相互(hù)作(zuò)用(yòn吉首市是地级市还是县级市呢 吉首市是几线城市g)，科(kē)学(xué)家(jiā)还引入了外部场(chǎng)效应的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的(de)规模上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论(lùn)成立(lì)，这(zhè)意味(wèi)着我们需要对现在的(de)物理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些(xiē)发(fā)现也(yě)让很多人(rén)认(rèn)为暗物(wù)质假(jiǎ)说(shuō)理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质(zhì)存在(zài)的其他的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没法解释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为(wèi)37亿光年的(de)子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成(chéng)，类似这样的(de)星团，它们(men)大(dà)部分的普(pǔ)通(tōng)质(zhì)量都在(zài)星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万(wàn)公(gōng)里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候，星际气体的(de)相互作用(yòng)就会导致(zhì)温(wēn)度的急剧升高，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团(tuán)大(dà)部分(fēn)的质量将位于所(suǒ)有这些(xiē)气体所在的中间区(qū)域。那么我们(men)通过(guò)什么(me)来验证(zhèng)它的质(zhì)量区域到底是不是(shì)集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆斯(sī)韦(wéi)伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中第一张(zhāng)全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片中(zhōng)我们可以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大(dà)的形变。其实这些星系本身(shēn)并不(bù)是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我(wǒ)们地球上(shàng)的观测者之间(jiān)。被一个(gè)质(zhì)量超(chāo)级(jí)巨大的(de)天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大质量的(de)东(dōng)西的引力，会(huì)使身后更遥远星(xīng)系的光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗(àn)物质。

所以当人们(men)对子弹星系团观测的时候，发(吉首市是地级市还是县级市呢 吉首市是几线城市fā)现(xiàn)它的(de)大(dà)质量区域(yù)并不是在(zài)中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就(jiù)是当星(xīng)团发(fā)生全部的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被(bèi)观测到的质量(liàng)气体被卡在(zài)了(le)中间(jiān)，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了(le)这个区(qū)域，并在(zài)两边形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系团的引(yǐn)力(lì)透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的理论(lùn)证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开(kāi)始，38万年(nián)之后，可(kě)见(jiàn)光终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻地穿越在(zài)宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多亿年(nián)之后(hòu)，这些光(guāng)在宇(yǔ)宙空间(jiān)背(bèi)景上留下了各(gè)相(xiāng)同性的微(wēi)波辐射。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它(tā)们之(zhī)间(jiān)的(de)温差只有万分之(zhī)一。

科(kē)学(xué)家(jiā)们通过对前景背(bèi)景分离(lí)后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质，图(tú)形(xíng)看起来(lái)不(bù)应该是(shì)这(zhè)样的(de)，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值(zhí)的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变得看(kàn)起(qǐ)来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背(bèi)景辐射的(de)测量值(zhí)，我们需(xū)要的暗(àn)物质大(dà)约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释星系当中(zhōng)恒星运(yùn)动(dòng)所(suǒ)需要(yào)的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了(le)一个(gè)简单的理论框(kuāng)架(jià)，就很好地解释了很多不同的观(guān)测结(jié)果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的粒(lì)子，它们不参与任何其他的电磁(cí)作用(yòng)，只通过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所(suǒ)以(yǐ)如(rú)果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了(le)暗物质存在的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了(le)数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目(mù)标，而(ér)要寻找这些(xiē)不同的目标粒子所(suǒ)需要的实(shí)验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了(le)寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的(de)“暗(àn)物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何(hé)实质(zhì)性(xìng)的(de)发现(xiàn)，除了一个(gè)地(dì)方，意大(dà)利的格(gé)兰萨(sà)索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下矿井当中(zhōng)，藏着地球(qiú)上最大(dà)的地学实(shí)验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的(de)探(tàn)测器(qì)，一(yī)直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科学家声称(chēng)观测到(dào)了某种信(xìn)号(hào)。经过(guò)了20多年的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣(qù)的(de)事情(qíng)。探(tàn)测(cè)率(lǜ)会在每(měi)年的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最低，而(ér)且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可(kě)能是人类发现(xiàn)暗物质的第(dì)一个直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会产(chǎn)生(shēng)周期性的年度信号(hào)呢(ne)？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着银河(hé)系(xì)进行移动，那么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着暗(àn)物质(zhì)流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环(huán)绕(rào)银(yín)河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是(shì)理(lǐ)论上地球穿越暗物质(zhì)流(liú)最快的时(shí)段(duàn)。而(ér)在11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银(yín)河系(xì)的平(píng)面呈(chéng)现(xiàn)了60度的倾斜(xié)，但是这(zhè)并不影(yǐng)响这个(gè)理论的(de)有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认为这可(kě)以用来解(jiě)释，研究人员(yuán)们所观测(cè)到的(de)周期(qī)性(xìng)信号。当然(rán)也可能有其他的情(qíng)况，造(zào)成这种(zhǒng)年度(dù)周期(qī)信号的差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的水(shuǐ)分、高山(shān)上(shàng)的(de)积(jī)雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学(xué)家(jiā)们(men)又在南半球建立了一(yī)个几乎相同的实(shí)验(yàn)室，这(zhè)里的(de)季节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特(tè)征和(hé)第(dì)一(yī)个(gè)实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同(tóng)的(de)信号，就(jiù)可以成为(wèi)暗物(wù)质所(suǒ)存(cún)在的(de)非常有力的证据(jù)了。但是由于这(zhè)个实验(yàn)室(shì)刚(gāng)刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望(wàng)远(yuǎn)镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希(xī)格雷斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同(tóng)，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯(sī)罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中(zhōng)一个关键的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以(yǐ)待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体物理中心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果暗(àn)物(wù)质存(cún)在，它们极有可能(néng)拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效应，这种暗物(wù)质效应(yīng)，会(huì)支持(chí)宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进(jìn)化的一个重要因(yīn)素。

如(rú)果这一理(lǐ)论得到进(jìn)一(yī)步(bù)的证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质会不会(huì)意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上(shàng)，暗物质正在通(tōng)过这(zhè)样的效应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要(yào)先找到暗(àn)物质存在的(de)实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动(dòng)力！

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