宇(yǔ)宙是(shì)“人(rén)为(wèi)制造”的？为何会存在科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是(shì)什么(me)？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存在的(de)证据，科(kē)学家们在过去的几十年当中进行了超过(guò)50次的长期(qī)实验，但是却(què)没有发现(xiàn)任何的有效证据。除当窗理云鬓对镜贴花黄是什么意思，对镜贴花黄是什么意思了一个(gè)地方，在1687年(nián)出(chū)版的自然(rán)哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体运动(dòng)的(de)规律。往(wǎng)后的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学家们发(fā)现某些(xiē)天体运行轨道出现异(yì)常，不符合万有引力定律(lǜ)的(de)时候(hòu)，他们就会知(当窗理云鬓对镜贴花黄是什么意思，对镜贴花黄是什么意思zhī)道，周围(wéi)一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天(tiān)王星运行轨道(dào)的异常，推算并且发现(xiàn)了海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就(jiù)的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上升到(dào)星系或者是星团的(de)尺度(dù)，事(shì)情就开始(shǐ)变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和测量后发(fā)星系团的质量。这是一个由数千个星(xīng)系所组成的巨(jù)大星系(xì)团，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测(cè)量星系(xì)团的质量(liàng)一般会使用到(dào)两种方(fāng)法，当两种(zhǒng)方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要(yào)的数据是(shì)测量各个星(xīng)系(xì)的光度。

第(dì)二(èr)种是动(dòng)力学质量的计算，是利用光谱红(hóng)移测量星(xīng)系团中的各个星系(xì)相对于星系(xì)团的运动速(sù)度。当(dāng)测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是(shì)“光度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说这99%的(de)质量并不以可见光的(de)形式所存(cún)在(zài)，我(wǒ)们(men)无法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量(liàng)速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系的(de)速(sù)度比理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的(de)引力(lì)是无法将(jiāng)它(tā)们束缚在(zài)星系团内的，它们早就应该(gāi)被抛出星系团之外(wài)了(le)，除(chú)非有一种(zhǒng)神秘的力量(liàng)在起作用(yòng)，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质。

据(jù)此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它(tā)们却占据着宇(yǔ)宙中绝(jué)大部分的(de)质量。只是(shì)当时的人们对(duì)这样的一(yī)种(zhǒng)说法(fǎ)不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速(sù)度就会(huì)越慢(màn)。但是(s当窗理云鬓对镜贴花黄是什么意思，对镜贴花黄是什么意思hì)他们(men)观测的结果却让人感到(dào)不可思(sī)议(yì)。

随(suí)着与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中(zhōng)如果没有足够大的质量来(lái)吸引它们(men)，这些外(wài)围的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了(le)。基(jī)于这种现(xiàn)象，科(kē)学家(jiā)们会使用一种相(xiāng)对标准的方法来解释暗物质(zhì)的存在，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以(yǐ)及在Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的(de)力(lì)量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射电望远镜(jìng)测(cè)量了距离星系中心更(gèng)远距离(lí)的氢(qīng)元素(sù)，发现它们(men)的(de)旋(xuán)转速度并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定律。我们(men)的太(tài)阳系也(yě)不例外，太阳系位于银河系的第三悬(xuán)臂(bì)之上(shàng)，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力(lì)定律进行(xíng)计算(suàn)，太(tài)阳系的运行(xíng)速度应该(gāi)是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际上，太阳系正在以220千米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度远远(yuǎn)大于理(lǐ)论速度，那么产生以上(shàng)这种向心加速度的(de)原因很(hěn)可能就是存(cún)在着一种我(wǒ)们看(kàn)不到的物(wù)质，是这些(xiē)暗物(wù)质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系(xì)聚集(jí)在了(le)一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算在星系当(dāng)中暗物(wù)质(zhì)的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并不(bù)是唯一可(kě)以解释(shì)这(zhè)个现(xiàn)象的原(yuán)因。在(zài)一项(xiàng)新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家(jiā)们发现，几乎没有引力效(xiào)应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间(jiān)，也会出现速度(dù)上(shàng)的(de)微(wēi)小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了一个反常的(de)星(xīng)系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河系(xì)不多，但(dàn)是(shì)星系当中存在(zài)的恒星数量(liàng)却只有银河系(xì)的(de)千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理(lǐ)论上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进行了(le)40个小时的详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒(héng)星运动是可以用正常的(de)物质(zhì)和(hé)力学定(dìng)律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另(lìng)一(yī)个大星系(xì)剥离了(le)。奇(qí)怪的(de)是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就(jiù)是人(rén)类对(duì)引力的理解还不够全面(miàn)，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工作方式(shì)是不(bù)同的，这意味(wèi)着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中的天(tiān)体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的(de)方式运(yùn)动。但(dàn)是上升到星(xīng)系和星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间(jiān)的相互(hù)作用，科(kē)学家还引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是(shì)在(zài)数百万光年的规模上(shàng)，巨大的质量(liàng)之(zhī)间会(huì)产生(shēng)对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这意味着我们需(xū)要对(duì)现在的物理定律进行修正，这(zhè)些(xiē)发(fā)现(xiàn)也让很(hěn)多人认(rèn)为(wèi)暗物(wù)质假说理论就此(cǐ)终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于暗物(wù)质存在的其他的理论证据(jù)，这些(xiē)理(lǐ)论证据(jù)是蒙德(dé)理(lǐ)论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿(yì)光年的子弹星系团，由(yóu)两(liǎng)个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系(xì)的气体当中。当(dāng)星(xīng)团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相互(hù)作用就会导致温度(dù)的急剧(jù)升高，速度大(dà)幅(fú)降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些气体(tǐ)所在的中间区(qū)域。那(nà)么我们通(tōng)过什(shén)么(me)来验证它(tā)的(de)质量区域(yù)到(dào)底是(shì)不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星系本身并不是(shì)真的被扭曲了(le)，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是(shì)这样极遥远的(de)天(tiān)体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被(bèi)一(yī)个质量超级(jí)巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西的(de)引力，会使(shǐ)身后(hòu)更(gèng)遥远星(xīng)系的光(guāng)都发生了(le)扭曲(qū)。这个现象(xiàng)就是引力透镜效应。这个(gè)巨大的(de)天(tiān)体可能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团(tuán)观测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观(guān)测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区(qū)域，并在两边(biān)形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的(de)引力透镜研(yán)究(jiū)也(yě)被认为(wèi)是(shì)暗(àn)物质存在的(de)迄(qì)今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光终于(yú)可以畅通无阻地穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上(shàng)留下了(le)各(gè)相同性的微(wēi)波辐(fú)射。其中红色(sè)的部分表示(shì)温度较高的区域，蓝色则表示相对(duì)较冷(lěng)的区(qū)域，但实际上它们(men)之间的温差只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学(xué)家们通过对(duì)前景背景分离后(hòu)的(de)二值(zhí)图像进行连(lián)通域(yù)提取和(hé)标记(jì)之后发现(xiàn)，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质(zhì)，图(tú)形看(kàn)起(qǐ)来不应该是这(zhè)样的，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比(bǐ)例是(shì)一致的(de)。这就意(yì)味着。

用了(le)一(yī)个简(jiǎn)单的理论框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的(de)存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了(le)暗(àn)物(wù)质存在的实际证据(jù)。这种粒子(zi)到底是(shì)什么？科(kē)学家们已经提出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而要寻找(zhǎo)这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需要的实(shí)验(yàn)方式也(yě)不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行了(le)超过50次(cì)的实验，却(què)没有任何实质性(xìng)的(de)发现，除了一个地(dì)方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质(zhì)粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家(jiā)声称(chēng)观测到了(le)某种信号。经过(guò)了20多年的数据(jù)收集，人们发(fā)现了(le)一个有趣的事情。探(tàn)测率会在(zài)每年的(de)6月份达到峰(fēng)值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为(wèi)这可(kě)能是(shì)人类发(fā)现暗物质的第一个(gè)直接证据。

但(dàn)是为什(shén)么(me)暗(àn)物(wù)质会产生周期性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的(de)速度围绕着(zhe)银河系(xì)进行移动，那么如果(guǒ)暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味着我们(men)也(yě)在以这样的(de)速度在穿越着暗物(wù)质流，这个过(guò)程(chéng)中会产生(shēng)相应的(de)振荡(dàng)，同时(shí)地球又以30公里/秒的(de)速(sù)度(dù)围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而(ér)另外半年则(zé)与之相反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候，地球(qiú)与太阳的(de)方(fāng)向正好达到完全一致(zhì)，这(zhè)是(shì)理论(lùn)上地球穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情(qíng)况(kuàng)中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来(lái)解释，研究人员们(men)所观测到的周期性信号。当(dāng)然(rán)也可能(néng)有其他的情况，造成这(zhè)种年度周(zhōu)期信号的差(chà)异也可能是温度、湿度、土壤中的(de)水分、高山上的积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游(yóu)客的数量(liàng)也(yě)符合(hé)这个周期的规(guī)律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家们(men)又在南半球建立了一个几(jǐ)乎相同(tóng)的实验室，这里的(de)季节与(yǔ)之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动特(tè)征和第一个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的证据了(le)。但是(shì)由于(yú)这(zhè)个实验室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前还(hái)无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽视(shì)场(chǎng)仪器提供的(de)视(shì)野是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希(xī)格雷斯(sī)罗曼太(tài)空望(wàng)远镜其中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘(mì)，对(duì)于探测(cè)的结果，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验室(shì)粒子天体物理中心的(de)科(kē)学家丹(dān)琥珀和(hé)贾森斯特芬(fēn)研究发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有(yǒu)可(kě)能拥有另(lìng)一(yī)种神秘的效应，这种暗物(wù)质(zhì)效应(yīng)，会(huì)支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一(yī)个重(zhòng)要因(yīn)素(sù)。

如果这一理(lǐ)论(lùn)得(dé)到进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不(bù)会意味(wèi)着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落(luò)的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样(yàng)的效应(yīng)创造生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物质存(cún)在的(de)实际证据。那么小伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持(chí)是我更新(xīn)的动力！

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