宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人类(lèi)为(wèi)了寻找暗物质存在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年当中进行了(le)超过(guò)50次的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发现任何的(de)有效证据。除了一个地方(fāng)，在(zài)1687年出版(bǎn)的自然哲(zhé)学数(shù)学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙(zhòu)中(zhōng)天体运动的(de)规律。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文学(xué)家(jiā)们发(fā)现(xiàn)某些天体运行轨(guǐ)道(dào)出现异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力(lì)定律的(de)时候，他们(men)就会知道，周围一定(dìng)有未知的天体通(tōng)过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过天王星运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推(tuī)算并(bìng)且(qiě)发现(xiàn)了海王星的存在(zài)。另外，哈雷彗星、冥(míng)王(wáng)星(xīng)的发现(xiàn)都是(shì)应用(yòng)万(wàn)有(yǒu)引力定律所取(qǔ)得重大(dà)天文成就的例子。但是这些发(fā)现都(dōu)是(shì)在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们(men)上升到(dào)星系或者是星团的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团，这些(xiē)星(xīng)系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的(de)质量一般会使用到(dào)两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确(què)定其(qí)质量(liàng)的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需要(yào)的数据是(shì)测量(liàng)各个星系的光度(dù)。

第二种是(shì)动力学质量(liàng)的(de)计算(suàn)，是利用光谱红移(yí)测量星系团中的(de)各个(gè)星系相对(duì)于(yú)星系(xì)团的运动速度。当测量结果(guǒ)出(chū)来之(zhī)后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学(xué)质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或(huò)者说这99%的(de)质量并不(bù)以可见光的(de)形式所存在，我们无法(fǎ)看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的过程(chéng)中，兹威基(jī)发现星系团中很多(duō)星系的(de)速(sù)度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按(àn)照牛顿的运动学定律(lǜ)，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法(fǎ)将它们(men)束缚在星系团内(nèi)的，它(tā)们(men)早就应该被抛出(chū)星系团之外了，除(chú)非有一种神(shén)秘的力量在(zài)起(qǐ)作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部(bù)分不可见的暗质(zhì)，它不发散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却(què)占据着(zhe)宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的(de)人们对这样(yàng)的(de)一种(zhǒng)说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词(cí)才(cái)再一次出现(xiàn)。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的结果却让人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒(héng)星的旋转速度几乎(hū)保持不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的(de)质量来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被(bèi)甩到宇宙(zhòu)当中了。基(jī)于(yú)这种(zhǒng)现象，科学(xué)家(jiā)们会使用(yòng)一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法来解释暗物(wù)质的存(cún)在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星(xīng)系(xì)中心(xīn)的距离，以及(jí)在Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出(chū)现异常(cháng)的(de)结果，就认为是(shì)由暗物质的力量进(jìn)入其中(zhōng)。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测(cè)量了(le)距(jù)离(lí)星系中心更(gèng)远距离(lí)的(de)氢元素，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有引力定律进行计算(suàn)，太阳系(xì)的(de)运行速(sù)度应该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕银河系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上(shàng)这种(zhǒng)向(xiàng)心加(jiā)速度的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看不到的物(wù)质，是这(zhè)些(xiē)暗物质的(de)引力效应将星(xīng)系(xì)聚集在了(le)一起。

也是从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的(de)研究人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存在。科学(xué)家根(gēn)据星系外恒(héng)星轨道的速度，估(gū)算在(zài)星系当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占整个星系(xì)质(zhì)量(liàng)的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以(yǐ)解释这个现象的原因。在一项新(xīn)的研究当(dāng)中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家还发现了一个反常的星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河系不多(duō)，但是星系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银(yín)河系(xì)的千分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们(men)使用(yòng)最先进(jìn)的望远镜(jìng)对其(qí)进(jìn)行了(le)40个小时的详细(xì)测(cè)量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以用正(zhèng)常(cháng)的(de)物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大(dà)星系剥(bō)离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的附近没有任何(hé)星系存在(zài)。造成这些现象的除了暗物(wù)质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人(rén)类对引力的理解还(hái)不够全面，引力很可(kě)能在不(bù)同尺度空间中(zhōng)的(de)工(gōng)作方式是不(bù)同(tóng)的，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着(zhe)它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们所(suǒ)理解的方式(shì)运(yùn)动。但是上升(shēng)到星系和星团的(de)尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同的(de)方式。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的相互作(zuò)用，科学(xué)家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是(shì)在数百万光(guāng)年(nián)的规模上(shàng)，巨大的(de)质(zhì)量之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特(tè)殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结(jié)。但(dàn)是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关(guān)于暗物(wù)质存在的其他(tā)的(de)理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这(zhè)样的(de)星(xīng)团，它们大(dà)部分(fēn)的(de)普通质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当星(xīng)团以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的时候，星际气体的(de)相互(hù)作用(yòng)就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所(suǒ)以(yǐ)在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于(yú)所有这些气体(tǐ)所在的(de)中间区域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质量区域(yù)到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片(piàn)，在照片中我们可以(yǐ)明显地看到(dào)很(hěn)多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这(zhè)些星系本(běn)身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的观测(cè)者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮(zhē)挡，这个超大质量(liàng)的东西(xī)的引力(lì)，会使身(shēn)后更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超(chāo)大质量(liàng)的黑洞或者是暗物质。

所(suǒ)以当(dāng)人们对子(zi)弹星系(xì)团观测的时候(hòu)，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在(zài)两侧。所以最(zuì)好(hǎo)的解释方法就(jiù)是当星团(tuán)发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测(cè)到的(de)质量气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在两边(biān)形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子(zi)弹(dàn)星(xīng)系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗(àn)物质存在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿(chuān)越(yuè)在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐射。其中红色(sè)的部分嘉应学院地址在哪里啊，嘉应学院学校地址表示温度较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表示相对(duì)较冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万分之一。

科学家们通过(guò)对前(qián)景背景分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样(yàng)的(de)，而随着(zhe)暗物质的增加，一(yī)些(xiē)峰值(zhí)的幅(fú)度(dù)会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量值，我们需(xū)要(yào)的(de)暗物质(zhì)大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个(gè)简单(dān)的理(lǐ)论框架(jià)，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗(àn)物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们(men)不(bù)参(cān)与任(rèn)何(hé)其他的电(diàn)磁作用(yòng)，只通过引力(lì)来(lái)相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗物(wù)质存在的实际证据。这种粒(lì)子(zi)到底是什么(me)？科学家们已经提(tí)出了数十种的(de)假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需(xū)要的(de)实验方式也不相同。在过(guò)去的(de)几十年(nián)当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互(hù)作用的“暗物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了超过50次的实(shí)验(yàn)，却没(méi)有任何实(shí)质(zhì)性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方，意(yì)大利(lì)的(de)格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏(cáng)着地球上(shàng)最大的地学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声(shēng)称观测到了某种(zhǒng)信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人(rén)们发现了一个有趣(qù)的(de)事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达(dá)到峰值，然(rán)后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年当中每年(nián)都(dōu)是一样。一(yī)些(xiē)科学家认(rèn)为这(zhè)可能是人(rén)类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但是为什么(me)暗(àn)物质会产生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着(zhe)银河系进行(xíng)移动，那么如果暗物(wù)质存在(zài)宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这(zhè)样的(de)速度在(zài)穿(chuān)越(yuè)着暗物质流，这个过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振(zhèn)荡(dàng)，同(tóng)时地球又以(yǐ)30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以(yǐ)有半年的(de)时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环绕银河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的(de)时候(hòu)，地球与(yǔ)太(tài)阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达到了(le)最慢(màn)值。尽管在实际(jì)的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影响这个理论的有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学(xué)家认为这(zhè)可(kě)以用来(lái)解释，研究(jiū)人员们所观(guān)测(cè)到的周期性信号。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这(zhè)种年(nián)度周期信(xìn)号的(de)差异也可(kě)能是温(wēn)度、湿(shī)度(dù)、土壤中的水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数量也符(fú)合这个周期的(de)规律。

所以，科学(xué)家(jiā)们又(yòu)在南半球(qiú)建(jiàn)立了(le)一个几(jǐ)乎相同的(de)实验室，这里的季节与之前的实验室(shì)正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物(wù)质(zhì)流(liú)的运动特征和第(dì)一(yī)个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得(dé)到相同的信(xìn)号，就可以成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的证据了(le)。但(dàn)是由于这个实验室刚刚建成不久，所以截至(zhì)目前还无法提供(gōng)相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望(wàng)远镜(jìng)叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视(shì)场仪器提(tí)供的视(shì)野(yě)是哈(hā)勃红外仪器的(de)100倍。南希格雷(léi)斯罗曼(màn)太(tài)空望远镜其中一个关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒子天(tiān)体物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗(àn)物质存在，它们(men)极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生(shēng)命进(jìn)化的一个重要(yào)因素。

如果(guǒ)这一理论得(dé)到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙嘉应学院地址在哪里啊，嘉应学院学校地址当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的(de)大(dà)前提是(shì)要先找到暗物质(zhì)存(cún)在的实际证据(jù)。那(nà)么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的动力！

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