宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学(xué)家们(men)在过去(qù)的(de)几(jǐ)十年当中进行(xíng)了(le)超过50次的长期实验，但是却没有发现任(rèn)何的(de)有(yǒu)效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了(le)万(wàn)有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的规律。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当天文学家们发现某些天体运行轨道(dào)出现异常，不符合万有引力(lì)定律(lǜ)的时候，他们就(jiù)会知道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王(wáng)星运行轨道的异(yì)常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷(léi)彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现都是应用万(wàn)有引力(lì)定律所取得重大(dà)天文成(chéng)就的例(lì)子。但是这些发现都(dōu)是在恒(héng)星系统的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的(de)物理学(xué)家弗里茨兹(zī)威(wēi)基正在(zài)研究和测量后(hòu)发星系团的质量。这(zhè)是一个(gè)由(yóu)数千个星系(xì)所(suǒ)组成的巨(jù)大星系团，这些星系(xì)被引力(lì)束缚(fù)在一起。测量星系(xì)团(tuán)的质(zhì)量一般会(huì)使用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法(fǎ)结果一致，就可(kě)以确定其质(zhì)量的(de)范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第(dì)二(èr)种是(shì)动(dòng)力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移(yí)测(cè)量星(xīng)系(xì)团中(zhōng)的各个星系相对于星系团(tuán)的(de)运(yùn)动速度。当(dāng)测量(liàng)结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学(xué)质量”的400倍。这(zhè)意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见(jiàn)光的形(xíng)式所存在，我(wǒ)们无法看到。最(zuì)诡异(yì)的是(shì)，在测(cè)量速度(dù)的过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中很(hěn)多星(xīng)系的速度比理论上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见星系的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力(lì)是无法将它们(men)束缚在星系团内的，它(tā)们早(zǎo)就应(yīng)该(gāi)被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的力量(liàng)在起作(zuò)用，这种(zhǒng)力量(liàng)来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是(shì)当时的人们对这样的一种说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在(zài)观测仙(xiān)女座星系中(zhōng)的(de)恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来(lái)说(shuō)，距(jù)离中(zhōng)心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们观测的结果却(què)让人感(gǎn)到(dào)不可思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是根据(jù)牛(niú)顿(dùn)的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没(méi)有足够大的质量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙(zhòu)当中了。基于这种现象，科学家们(men)会使用一种相对标准(zhǔn)的(de)方(fāng)法来解释暗物(wù)质的存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是(shì)测量星系当中气(qì)体在X轴上距(jù)离星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果出现异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由暗(àn)物质的(de)力量(liàng)进入其中。

于(yú)是科学家们通(tōng)过(guò)射(shè)电望远镜测量了(le)距离(lí)星系中心更远(yuǎn)距离(lí)的(de)氢元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速(sù)度并不符合牛顿的力学定律(lǜ)。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位(wèi)于银(yín)河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根据万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太(tài)阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕银(yín)河系旋(xuán)转，这个实际速(sù)度远远大于(yú)理论速度，那(nà)么产生以上这种向(xiàng)心加速(sù)度的原因(yīn)很可(kě)能就是(shì)存(cún)在着一种我们(men)看不(bù)到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也(yě)是从(cóng)这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始(shǐ)相信暗物(wù)质(zhì)的(de)存在。科学(xué)家根(gēn)据(jù)星系外(wài)恒(héng)星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是(shì)，暗(àn)物(wù)质并不(bù)是唯一可以解释这(zhè)个现象的原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星之间，也会出(chū)现(xiàn)速度(dù)上(shàng)的微小差异。另外，天(tiān)文学(xué)家还发现了(le)一个反常的(de)星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿光(guāng)年，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多，但是星(xīng)系当中存在的恒星(xīng)数量却(què)只有(yǒu)银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗(àn)物(wù)质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们(men)使用(yòng)最(zuì)先(xiān)进的望(wàng)远镜对(duì)其进行了40个(gè)小时的详细测量之后，发(fā)现星系中的恒星运(yùn)动是(shì)可以用(yòng)正常的物(wù)质和力学定律来解释(shì)的。那么又有人提出，也(yě)许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的(de)另一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星(xīng)系存(cún)在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之外(wài)，另一种可能(néng)就是(shì)人类对引力的理解还(hái)不够(gòu)全面，引(yǐn)力(lì)很(hěn)可能在不同尺度空间中(zhōng)的工(gōng)作方式是(shì)不同的，这(zhè)意味着(zhe)在行星系尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们(men)的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间(jiān)的(de)相互(hù)作用则是不同的方式。对于在星系团之(zhī)间(jiān)的相互作(zuò)用(yòng)，科(kē)学家还引(yǐn)入了外部场效应的(de)概念，指的是在(zài)数百万光年的规模上，巨大的(de)质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论(lùn)成立，这意(yì)味着我们需(xū)要对现在(zài)的(de)物理定律进行修正，这些发现也(yě)让很多人(rén)认(rèn)为(wèi)暗物质假说(shuō)理论(lùn)就(jiù)此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗物(wù)质存在(zài)的其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿(yì)光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都(dōu)在星(xīng)系的气体当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰(pèng)撞的(de)时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的质量将(jiāng)位于所有这些(xiē)气体所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那么我们通(tōng)过什(shén)么来(lái)验证它的(de)质(zhì)量区域到(dào)底是不是(shì)集中(zhōng)在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地(dì)看到很多星系似(shì)乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨大(dà)的(de)形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身并(bìng)不是(shì)真的被(bèi)扭曲了(le)，也不是韦(wéi)伯望(wàng)远镜出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远的天体和(hé)我们地球(qiú)上的观测者之间。被一(yī)个质量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个超(chāo)大(dà)质量的东西(xī)的引力(lì)，会(huì)使身后更遥远星系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是(shì)引力透镜效应。这个巨大(dà)的(de)天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对(duì)子(zi)弹(dàn)星系团观测的(de)时候(hòu)，发现它的大质量(liàng)区域(yù)并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被(bèi)观测到的(de)质量(liàng)气体被卡在了(le)中间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在两边(biān)形成了引力透(tòu)镜。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗(àn)物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙空间背景上留下(xià)了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高(gāo)的(de)区(qū)域，蓝色则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区域，但实际上它们(men)之间的(de)温差只有万(wàn)分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景(jǐng)背景分离(lí)后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物(wù)质(zhì)的增加(jiā)，一(yī)些峰值的幅度会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的(de)暗物(wù)质大约是普通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了(le)很(hěn)多不同的观(guān)测(cè)结果。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就是(shì)宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种类型的(de)粒(lì)子，它们不(bù)参与(yǔ)任何其(qí)他的(de)电磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以(yǐ)如(rú)果能够找到这种粒(lì)子的存在(zài)，就相当(dāng)于找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种(zhǒng)粒子(zi)到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒(lì)子(zi)所需要(yào)的实验方式也不相(xiāng)同。在过(guò)去的几十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规限制高消费坐飞机技巧 限制高消费真的坐不了飞机吗物质相互作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没(méi)有任何实质性(xìng)的(de)发现，除了一个地方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井当中，藏着(zhe)地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探(tàn)测器，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称(chēng)观测到了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年的数据收(shōu)集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降(jiàng)到(dào)最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都是(shì)一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会产生周期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗(àn)物(wù)质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也(yě)在以(yǐ)这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳(yáng)环绕银河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与太阳(yáng)的(de)方向正好达到完全(quán)一致，这是理论上地(dì)球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了(le)最慢值。尽(jǐn)管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对银河系(xì)的平(píng)面呈(chéng)现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响这个(gè)理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的(de)周期性信(xìn)号(hào)。当然也可能(néng)有其他的(de)情况，造成这种年度(dù)周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿(shī)度、土(tǔ)壤中(zhōng)的(de)水分、高山上的(de)积雪(xuě)，甚至连意大利游客的数量(liàng)也(yě)符合(hé)这(zhè)个周期的规(guī)律。

所以，科学家们(men)又在南半球建(jiàn)立(lì)了一个几乎相同的(de)实验室，这(zhè)里(lǐ)的(de)季节与之前的实验室正(zhèng)好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗(àn)物质流(liú)的运动(dòng)特征(zhēng)和第(dì)一个实(shí)验室(shì)是一样的(de)。

因此，如果(guǒ)在这(zhè)里可(kě)以(yǐ)得(dé)到(dào)相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在的非常有力的(de)证据了。但是(shì)由于这个(gè)实(shí)验室(shì)刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同(tóng)，但它(tā)的宽(kuān)视场仪(yí)器(qì)提供的(de)视野(yě)是(shì)哈勃红外仪器(qì)的(de)100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的(de)奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待了。费米实验(yàn)室(shì)粒(lì)子天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗(àn)物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效应(yīng)，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者(zhě)说是生命进(jìn)化的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论(lùn)得(dé)到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着(zhe)人(rén)类并(bìng)不孤单(dān)呢(ne)？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这(zhè)样的(de)效应创造(zào)生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际(限制高消费坐飞机技巧 限制高消费真的坐不了飞机吗jì)证据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底(dǐ)存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的(de)支持是我更新的(de)动(dòng)力！

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