宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无(wú)法(fǎ)解(jiě)释的“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们(men)在过(guò)去的几十年当中进行了超过50次(cì)的长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定(dìng)律，它揭示(shì)了宇宙(zhòu)中天体(tǐ)运动的规律。往后(hòu)的几百年来，当天文(wén)学(xué)家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行(xíng)轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引力定律的(de)时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天体(tǐ)通过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在(zài)1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星的(de)发现都(dōu)是应用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得(dé)重大天文成就的(de)例子。但是这些(xiē)发现(xiàn)都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可(kě)当我们上升到星系(xì)或者是星团(tuán)的尺度，事(shì)情(qíng)就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在研(yán)究和测(cè)量后发星系团的(de)质量(liàng)。这(zhè)是(shì)一个由数(shù)千个星系(xì)所组成的(de)巨大星系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量(liàng)星系团(tuán)的质量(liàng)一般会使用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第(dì)一种是获(huò)得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是测量各(gè)个星系(xì)的光度。

第二种是(shì)动力学质量的计算，是(shì)利用光谱(pǔ)红移测量星系团中的(de)各(gè)个(gè)星系相对(duì)于星系团的运动(dòng)速度(dù)。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学(xué)质量”竟然是“光(guāng)度学质量”的(de)400倍。这意味着，后发(fā)座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量并(bìng)不(bù)以(yǐ)可(kě)见光的(de)形式所(suǒ)存在，我们(men)无法看到。最诡(guǐ)异的是，在(zài)测量速度的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现星(xīng)系团中很多星系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的(de)运(yùn)动学定律，仅靠这(zhè)些可(kě)见星系(xì)的质量(liàng)所产生的引(yǐn)力(lì)是无法(fǎ)将(jiāng)它(tā)们束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出(chū)星系(xì)团之(zhī)外了(le)，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的力量在起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的物(wù)质。

据此，兹维基提出了这样部分不可见的暗(àn)质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反射光(guāng)，但是它(tā)们却占据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质(zhì)量(liàng)。只是当时的人们(men)对(duì)这样的一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗(àn)物质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在(zài)观测仙女座星系(xì)中的(de)恒(héng)星运动。理论上来说(shuō)，距离(lí)中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的结(jié)果(guǒ)却让(ràng)人感到不(bù)可(kě)思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距离的(de)增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星系当中如果没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的(de)恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了(le)。基于(yú)这(zhè)种现象(xiàng)，科(kē)学家们(men)会使用一种相对标(biāo)准的方(fāng)法来解释暗物(wù)质的存在，这种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系中心(xīn)的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的(de)结果(guǒ)，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质(zhì)的(de)力量(liàng)进入其(qí)中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通过射(shè)电望远镜测量(liàng)了(le)距离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合牛(niú)顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不例外(wài)，太(tài)阳系(xì)位于银河系(xì)的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运(yùn)行(xíng)速(sù)度应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么产生以上这种向心加速度的原(yuán)因很(hěn)可能(néng)就(jiù)是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看不到(dào)的物质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始，越(yuè)来越(yuè)多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家根据星(xīng)系(xì)外(wài)恒(héng)星轨道的速度(dù)，估算在星系(xì)当中暗物质的(de)质量(liàng)占整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯(wéi)一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中(zhōng)，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个(gè)反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和银(yín)河系不多，但是星系当(dāng)中存(cún)在的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们(men)使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行了(le)40个小时(shí)的详细测量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的恒星运动是可以用正常的(de)物质和力学定律来解释(shì)的。那么又(yòu)有(yǒu)人提(tí)出，也(yě)许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被(bèi)附(fù)近的另一个大星(xīng)系(xì)剥离(lí)了。奇(qí)怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象的除了暗物质的(de)假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可能就(jiù)是人类(lèi)对(duì)引力(lì)的理解还(hái)不够全面(miàn)，引(yǐn)力很可(kě)能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方(fāng)式(shì)是不同的，这(zhè)意味(wèi)着在(zài)行星系尺(chǐ)度中的天体会(huì)沿着它(tā)们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们(men)所理(lǐ)解的方式(shì)运(yùn)动。但是上(shàng)升到星(xīng)系和(hé)星团的尺(chǐ)度(dù)，引力之间的相互作用则是(shì)不(bù)同的方(fāng)式(shì)。对(duì)于在星系团之间的相互作(zuò)用，科学家还(hái)引入了(le)外部场效应(yīng)的概念，指的(de)是在数百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨大的质量之间(jiān)会(huì)产生对彼此特殊的(de)效果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现在的物理(lǐ)定(dìng)律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还(hái)有关(guān)于暗物质存(cún)在的其他的理论证据(jù)，这些(xiē)理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释(shì)的“引(yǐn)力透(tòu)镜”。

径向距离(lí)为(wèi)37亿光年(nián)的子(zi)弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的(de)星(xīng)团，它们大部分(fēn)的普(pǔ)通质量(liàng)都在星系(xì)的气(qì)体当(dāng)中。当星(xīng)团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰撞的(de)时(shí)候(hòu)，星际气体的相互作用就会(huì)导致温度的(de)急剧升高，速(sù)度大(dà)幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部(bù)分(fēn)的质(zhì)量(liàng)将位于所有这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证(zhèng)它(tā)的质量区(qū)域到底是(shì)不是集(jí)中(zhōng)在中(zhōng)间呢(ne)？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以(yǐ)明显地(dì)看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产(chǎn)生了(le)巨(jù)大的形变。其(qí)实(shí)这些星系本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么(me)问(wèn)题，而是这样极遥远的(de)天体(tǐ)和我们(men)地球上的观测者(zhě)之间。被一个(gè)质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大(dà)质量的黑(hēi)洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测的时候，发(fā)现它的(de)大质量(liàng)区域并不是在中间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解(jiě)释方(fāng)法(fǎ)就是当(dāng)星团发(fā)生全(quán)部的碰撞时(shí)，可被观(guān)测到的质量气体(tǐ)被卡在(zài)了中间(jiān)，暗物质则直接通(tōng)过(guò)了这个区域(yù)，并(bìng)在两(liǎng)边形成(chéng)了引力(lì)透(tòu)镜。对子弹星系团(tuán)的引力透(tòu)镜研究也(yě)被认为是暗物质存(cún)在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上留下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分表(biǎo)示温度较高的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的(de)区域，但实(shí)际上它们之(zhī)间的温(wēn)差只有万分之一。

科学(xué)家们(men)通过对临平职高有哪些专业是大专，临平职高有哪些专业是大专3十2前景背(bèi)景分(fēn)离后的(de)二值图(tú)像进行连通域提取(qǔ)和标记之后(hòu)发(fā)现(xiàn)，如果宇宙当中没(méi)有暗物质(zhì)，图形看(kàn)起来不应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质(zhì)的增加(jiā)，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和(hé)谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背(bèi)景辐(fú)射的测量值(zhí)，我们需要的暗(àn)物质大约是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这个数(shù)字(zì)与解释星(xīng)系当(dāng)中恒(héng)星运动所需要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解释了很多不同的观(guān)测结果(guǒ)。而暗物质(zhì)的本(běn)质就(jiù)是宇宙当中存(cún)在着某(mǒu)种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与任(rèn)何(hé)其他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过引力(lì)来(lái)相(xiāng)互(hù)作用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就(jiù)相当于找到了暗物(wù)质存在的(de)实际证(zhèng)据(jù)。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是(shì)什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻(xún)找这些不(bù)同的(de)目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家(jiā)们(men)已经进行了超过50次的实(shí)验，却(què)没有(yǒu)任何实(shí)质性的(de)发现，除(chú)了一个地方，意大利(lì)的(de)格兰萨(sà)索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山(shān)脉。

在山下1400米处的(de)地下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着地球上最大(dà)的地(dì)学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质粒子的(de)周(zhōu)期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家声称观(guān)测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人(rén)们(men)发(fā)现了(le)一个有趣的(de)事情(qíng)。探测率会在每年(nián)的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样。一(yī)些科学家认为这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗物质(zhì)的(de)第(dì)一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕(rào)着银河(hé)系进行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物(wù)质存在宇宙临平职高有哪些专业是大专，临平职高有哪些专业是大专3十2当中，这意味着我们也在以这样(yàng)的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物(wù)质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时间，地球围(wéi)绕太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)与太(tài)阳(yáng)环绕银河(hé)系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是(shì)理论上地球穿越(yuè)暗物质流最快的(de)时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响这个(gè)理(lǐ)论的有效性。

因(yīn)此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们所观(guān)测到的周(zhōu)期性(xìng)信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造(zào)成这(zhè)种年度周期信(xìn)号的差异也(yě)可(kě)能是温度、湿(shī)度、土壤中(zhōng)的水分、高(gāo)山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大利游(yóu)客的数量也(yě)符(fú)合这(zhè)个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了(le)一个几乎(hū)相(xiāng)同的实验室，这里的(de)季节(jié)与之前的实验室正(zhèng)好(hǎo)相反，而在这(zhè)里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物质流的运动特征和第(dì)一个实验室(shì)是一样的。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可以得到(dào)相同的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法(fǎ)提供相应(yīng)的数据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗(luó)曼”，它的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈(hā)勃望(wàng)远镜相同，但它(tā)的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对(duì)于探测的结果，我们只能拭目(mù)以(yǐ)待了(le)。费米(mǐ)实(shí)验室(shì)粒子(zi)天体(tǐ)物理中心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研究发现(xiàn)，如果暗物(wù)质存(cún)在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘的(de)效(xiào)应(yīng)，这种(zhǒng)暗(àn)物质效应(yīng)，会支(zhī)持宇宙当中生命(mìng)的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命进化的一个重要因(yīn)素。

如果这一理论得到进一(yī)步(bù)的证实，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗物(wù)质会不会意味着(zhe)人类(lèi)并不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这样的效(xiào)应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先找(zhǎo)到暗物(wù)质存在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到(dào)底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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