宇宙是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻(xún)找暗物质(zhì)存在的证据，科学家(jiā)们在过去的(de)几十年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但是(shì)却没有发现任何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲学数(shù)学(xué)原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭(jiē)示(shì)了(le)宇宙中天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天(tiān)体运(yùn)行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合万有引力定律的时候，他们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星(xīng)运行(xíng)轨道的(de)异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈(hā)雷彗星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的(de)例子。但是这些发现都(dōu)是在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开(kāi)始(shǐ)变得(dé)诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里(lǐ)茨(cí)兹威基正在(zài)研(yán)究和测量后发星系(xì)团的质量。这是(shì)一个(gè)由数千个星系所组成的(de)巨大(dà)星系团，这些星系被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方(fāng)法结果(guǒ)一致，就可以确(què)定其质量的范围。

第(dì)一(yī)种(zhǒng)是获(huò)得其(qí)"光度学(xué)的(de)质量"，需要(yào)的数据是测(cè)量各个星系(xì)的光度。

第二种(zhǒng)是动(dòng)力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中(zhōng)的各个星系相对于(yú)星系团(tuán)的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失了，或者(zhě)说这99%的(de)质(zhì)量并不以可(kě)见光(guāng)的形式所存在，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度比理论(lùn)上(shàng)要快得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生(shēng)的(de)引(yǐn)力是无(wú)法(fǎ)将它(tā)们束缚在星系团内的(de)，它(tā)们(men)早就应该(gāi)被抛出星(xīng)系(xì)团之外了(le)，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力(lì)量在起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占(zhàn)据(jù)着宇宙(zhòu)中绝大部分的(de)质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们对这(zhè)样的(de)一种说法不屑一顾。

直(zhí)到(dào)40年(nián)之(zhī)后，“暗物质”这(zhè)个(gè)词才(cái)再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速(sù)度就会越慢。但是他(tā)们(men)观测的(de)结(jié)果却让人感到(dào)不可思议。

随(suí)着与中心距离的增加(jiā)，恒(héng)星(xīng)的旋转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于(yú)这种现象，科学家(jiā)们(men)会使用一种相对标准的(de)方法来解释暗物质的(de)存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星系(xì)中心的距离(lí)，以及在Y轴(zhóu)上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果(guǒ)出现异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物(wù)质(zhì)的力量进入其中。

于(yú)是科学家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距离的(de)氢元素，发(fā)现(xiàn)它(tā)们的旋转速(sù)度(dù)并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有(yǒu)引(yǐn)力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于(yú)理论速度，那么产生(shēng)以上这(zhè)种向(xiàng)心(xīn)加速(sù)度的(de)原(yuán)因很可(kě)能就是存在着一种我们看不到的(de)物质(zhì)，是(shì)这些暗(àn)物质的引力效应将星(xīng)系聚(jù)集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来(lái)越多的(de)研究人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学家(jiā)根据星系(xì)外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算在(zài)星系(xì)当中暗物(wù)质(zhì)的(de)质量占整个星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学(xué)家们(men)发现，几乎没有引力效(xiào)应(yīng)的遥(yáo)远恒星之(zhī)间(jiān)，也会出(chū)现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现了一个反常的(de)星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银(yín)河(hé)系不多(duō)，但是星系当中存在(zài)的恒(héng)星数(shù)量却只有银河系的千分(fēn)之一(yī)。

所以(yǐ)在理(lǐ)论上，该星(xīng)系必须存在暗(àn)物(wù)质，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对(duì)其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以用正(zhèng)常的(de)物(wù)质和力学定律(lǜ)来解(jiě)释(shì)的。那么又(yòu)有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附(fù)近的另(lìng)一个大星系剥离(lí)了(le)。奇(qí)怪的是，它的附近没(méi)有(yǒu)任(rèn)何星系存在(zài)。造(zào)成(chéng)这些现象的(de)除了(le)暗(àn)物质的(de)假说(shuō)之外，另(lìng)一种可能就(jiù)是人类对引力的(de)理解还不够全面(miàn)，引力(lì)很(hěn)可能在(zài)不(bù)天肖有几个生肖 天肖是哪六个肖同尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方(fāng)式是不同的，这意味着在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道(dào)，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作用(yòng)，科学(xué)家还引入了外部场效应的概(gài)念(niàn)，指的是在数(shù)百万光年的规(guī)模(mó)上，巨大的质(zhì)量(liàng)之间会产生(shēng)对彼(bǐ)此特殊(shū)的效果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的(de)物理定律进行修正，这些发现也让很多人(rén)认为暗物质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在的(de)其他的理论(lùn)证据(jù)，这些理(lǐ)论(lùn)证据是(shì)蒙德理(lǐ)论(lùn)所(suǒ)没法(fǎ)解释的“引力(lì)透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的(de)星系团所组成(chéng)，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的(de)时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互作用就会导致温度(dù)的急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团大部分(fēn)的质量将位于所(suǒ)有这些气体所在的中间区域(yù)。那(n天肖有几个生肖 天肖是哪六个肖à)么我(wǒ)们通(tōng)过什么来验(yàn)证(zhèng)它的质(zhì)量(liàng)区域到底是不是集中在(zài)中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们(men)可以明显(xiǎn)地(dì)看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的形(xíng)变。其实这(zhè)些星(xīng)系本身(shēn)并不(bù)是真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而是(shì)这样极遥(yáo)远的天体和我(wǒ)们地球上的观(guān)测者之(zhī)间。被一个质量(liàng)超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后更遥远星系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能是超(chāo)大质(zhì)量(liàng)的(de)黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大质量区域并不是在(zài)中间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法就(jiù)是当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞(zhuàng)时，可(kě)被观测到(dào)的质量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域，并在(zài)两边(biān)形(xíng)成了引(yǐn)力透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最古老的(de)光。从(cóng)宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可(kě)以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐射。其(qí)中红色的部(bù)分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对较冷的(de)区域，但实(shí)际上(shàng)它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科(kē)学家(jiā)们(men)通过(guò)对(duì)前景背景分离后的(de)二值图像进行连通域天肖有几个生肖 天肖是哪六个肖提取和标(biāo)记之(zhī)后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗(àn)物(wù)质(zhì)，图(tú)形看起来(lái)不应该(gāi)是(shì)这样的，而(ér)随(suí)着(zhe)暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射的(de)测量值，我们(men)需要的暗物(wù)质(zhì)大约是普通物(wù)质的(de)5倍。这个数(shù)字与解释星(xīng)系当中恒星运动所需要的暗(àn)物(wù)质比例是(shì)一致的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论框架(jià)，就很(hěn)好地解释了很多(duō)不同的(de)观测结果。而暗(àn)物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中存(cún)在着某种类(lèi)型(xíng)的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到(dào)这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的实际(jì)证据。这种(zhǒng)粒子到底是什(shén)么(me)？科学家们已经提出(chū)了数十种的(de)假想(xiǎng)目标，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的(de)目标粒子所需要的(de)实验方(fāng)式也不相同(tóng)。在(zài)过去(qù)的几十年当中(zhōng)，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物质相互作(zuò)用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行(xíng)了(le)超过50次的(de)实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性的(de)发现，除了一(yī)个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔(ěr)卑斯(sī)山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的(de)地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大(dà)的地学实(shí)验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三(sān)层楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻(xún)找(zhǎo)暗(àn)物(wù)质粒(lì)子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的(de)数(shù)据收集，人们发(fā)现了一个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然(rán)后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一些科(kē)学家(jiā)认为(wèi)这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什(shén)么(me)暗物(wù)质会(huì)产生周期性的(de)年度信号(hào)呢？刚才(cái)我们讲了太阳系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速度(dù)围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意(yì)味着我(wǒ)们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个(gè)过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同(tóng)时(shí)地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地(dì)球围绕(rào)太阳(yáng)的方向与(yǔ)太阳环绕银(yín)河系的方向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一致(zhì)，这是理(lǐ)论上地球(qiú)穿越暗物质流最(zuì)快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管(guǎn)在实际的情况中，太阳系相对银河系的(de)平面呈现了60度的(de)倾斜，但是(shì)这(zhè)并不(bù)影响这个理论(lùn)的有效(xiào)性。

因此科学家(jiā)认为这(zhè)可以用来解释(shì)，研究(jiū)人员们所(suǒ)观(guān)测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的差异也可能(néng)是温度(dù)、湿度(dù)、土(tǔ)壤中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大(dà)利(lì)游(yóu)客的数量(liàng)也符合(hé)这个周期(qī)的规律。

所以，科学家们(men)又(yòu)在南半球建立了(le)一个几(jǐ)乎相同的实(shí)验室，这里的(de)季节与之前的实验(yàn)室正(zhèng)好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流的(de)运动特征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相(xiāng)同的(de)信号，就可以成(chéng)为暗物质(zhì)所存在的非常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是由于这(zhè)个(gè)实(shí)验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前(qián)还无法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟哈勃(bó)望远镜(jìng)相同，但它的(de)宽视(shì)场仪(yí)器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼太空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一(yī)个关键(jiàn)的(de)用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费(fèi)米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森(sēn)斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在(zài)，它们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的一个重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质(zhì)正在通(tōng)过这样的效(xiào)应创(chuàng)造生命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗物质存(cún)在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到(dào)底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你(nǐ)的支持(chí)是(shì)我更新(xīn)的(de)动力！

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