宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在(zài)科学(xué)无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在的证据，科学(xué)家们在过去的(de)几十年当中进行了(le)超过50次(cì)的长期实验，但是却(què)没(méi)有发现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数(shù)学原理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了万有引力(lì)定律，它揭(jiē)示了宇宙(zhòu)中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来(lái)，当天(tiān)文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异常(cháng)，不符(fú)合万有引力定(dìng)律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有未知(zhī)的天体通过引力在(zài)摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是这异丁烯结构式图片，异丁烯结构式怎么写(zhè)些发现都是在恒星系(xì)统的尺(chǐ)度(dù)当中(zhōng)，可当我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在研(yán)究(jiū)和测量(liàng)后发星系团的(de)质量。这是一个(gè)由(yóu)数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的(de)巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的(de)质量(liàng)一般(bān)会使用到两种方法，当两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可(kě)以确定其质量的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需(xū)要的数据是测(cè)量(liàng)各个星(xīng)系的光(guāng)度(dù)。

第二(èr)种是(shì)动力(lì)学质量的(de)计(jì)算，是(shì)利用光谱红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻(chè)底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不(bù)以(yǐ)可见光(guāng)的形式所存在，我(wǒ)们无法看(kàn)到(dào)。最(zuì)诡异(yì)的是，在测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中很多星系的速(sù)度比(bǐ)理论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的引力是无法(fǎ)将它们束缚在(zài)星系团内(nèi)的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量在起作用，这种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据着宇宙中绝大部分的(de)质量。只是当(dāng)时的人们对这(zhè)样的一种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直到40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在(zài)观(guān)测仙女(nǚ)座(zuò)星系(xì)中的(de)恒星运动。理论上来说，距离(lí)中心越(yuè)远的(de)恒星在(zài)其轨道上的运行(xíng)速(sù)度就会越慢。但是他们观测的(de)结果(guǒ)却让人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随着与中心距离的增加，恒星(xīng)的旋(xuán)转速(sù)度(dù)几乎(hū)保(bǎo)持不变。可(kě)是根(gēn)据牛顿(dùn)的万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没有足够大(dà)的质(zhì)量来(lái)吸引它们，这些外围(wéi)的恒星(xīng)早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基(jī)于这种现象(xiàng)，科学家们会使(shǐ)用(yòng)一(yī)种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是测量(liàng)星系当中气体在X轴上(shàng)距(jù)离星(xīng)系中心的(de)距离，以(yǐ)及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果出现(xiàn)异(yì)常(cháng)的结果，就(jiù)认为(wèi)是(shì)由(yóu)暗物质(zhì)的力量进入其中。

于(yú)是科学(xué)家们通(tōng)过(guò)射电望远镜测量了距(jù)离星(xīng)系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度(dù)并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河系的(de)第(dì)三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万(wàn)有引(yǐn)力定律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行速(sù)度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原因很可能(néng)就是存在(zài)着一(yī)种我们看(kàn)不到(dào)的物质，是这些(xiē)暗物质的引力效(xiào)应将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也是从这时开始，越来越(yuè)多的(de)研(yán)究人员开始相(xiāng)信(xìn)暗(àn)物质的(de)存(cún)在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速(sù)度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗(àn)物质并不是(shì)唯一可以解释这个现象(xiàng)的(de)原因。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中，科(kē)学家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效(xiào)应的遥远(yuǎn)恒星之间，也会(huì)出(chū)现速度(dù)上的微(wēi)小差(chà)异。另外(wài)，天文学家还发现了(le)一(yī)个(gè)反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约2.5亿(yì)光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银(yín)河系(xì)的(de)千(qiān)分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科(kē)学家(jiā)们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了40个小时的详细测(cè)量之(zhī)后，发现星(xīng)系(xì)中(zhōng)的(de)恒(héng)星(xīng)运动(dòng)是可以用正常的物(wù)质(zhì)和力学定律来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提出，也许(xǔ)该星(xīng)系(xì)的暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的(de)另一个大星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的是，它(tā)的附近没有任何星系(xì)存在(zài)。造成(chéng)这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物(wù)质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是(shì)人类对引力(lì)的理解还不够全面，引力很可能(néng)在(zài)不同(tóng)尺度空间中的工作方(fāng)式是(shì)不同的，这意味(wèi)着在(zài)行星系(xì)尺度中的(de)天(tiān)体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按照(zhào)我们所理解的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升到星系和星团的尺(chǐ)度，引(yǐn)力(lì)之(zhī)间(jiān)的相互作用(yòng)则是不同的方式。对于(yú)在星(xīng)系团(tuán)之间的相互(hù)作用，科(kē)学家(jiā)还引入(rù)了外部场效应的概念，指的(de)是(shì)在数百万光年的规模上，巨(jù)大的(de)质量(liàng)之(zhī)间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们需要对(duì)现在的物理定律(lǜ)进行修正，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证(zhèng)据，这些理(lǐ)论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子(zi)弹星系(xì)团(tuán)，由两个碰撞(zhuàng)的星系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这样(yàng)的星团，它们(men)大(dà)部分(fēn)的普(pǔ)通质量都在星系(xì)的气体当中。当星(xīng)团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星(xīng)际气体的(de)相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急剧升高(gāo)，速(sù)度大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团(tuán)大部分的质量(liàng)将(jiāng)位于所有(yǒu)这些(xiē)气体(tǐ)所在(zài)的中间(jiān)区域(yù)。那么我们通过什么(me)来(lái)验(yàn)证(zhèng)它的质(zhì)量区域(yù)到底(dǐ)是不是(shì)集中在中间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第(dì)一张全(quán)彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形(xíng)变。其(qí)实这些星系本身并(bìng)不(bù)是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远的天体和我(wǒ)们地(dì)球(qiú)上的观测(cè)者之间。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使身后更遥远星系(xì)的光都发生了(le)扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜(jìng)效应。这个巨大的天(tiān)体(tǐ)可(kě)能是(shì)超大质量的黑洞或(huò)者是暗(àn)物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大质量区域并不(bù)是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就(jiù)是(shì)当(dāng)星(xīng)团(tuán)发生(shēng)全部(bù)的碰(pèng)撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星系(xì)团的(de)引力透镜研(yán)究也被(bèi)认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中最古老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开(kāi)始，38万(wàn)年(nián)之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多(duō)亿年之后(hòu)，这(zhè)些(xiē)光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性的微波辐射。其中红(hóng)色的部分(fēn)表示(shì)温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的(de)区域，但实际上它们之间的温差(chà)只有万分之一。

科学家们(men)通过(guò)对(duì)前(qián)景背景分(fēn)离后的(de)二值(zhí)图(tú)像(xiàng)进行(xíng)连通域提取和(hé)标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这样的(de)，而随着暗(àn)物质的增加，一些峰值的(de)幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们需要(yào)的暗物(wù)质大约(yuē)是(shì)普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例(lì)是一致的。这就意味着。

用了一个简单的(de)理论框架，就(jiù)很(hěn)好地解(jiě)释了很多不同的观测结果。而(ér)暗物质(zhì)的(de)本质就是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们(men)不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引(yǐn)力来相互作(zuò)用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的存在(zài)，就相(xiāng)当于(yú)找到了暗物质存(cún)在的实(shí)际(jì)证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了(le)数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去的几十年当(dāng)中，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科(kē)学(xué)家们已经进(jìn)行了超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地(dì)方(fāng)，意大利的(de)格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的(de)地(dì)学(xué)实验(yàn)室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层(céng)楼高的(de)探(tàn)测器，一(yī)直致力(lì)于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科(kē)学(xué)家声称观测到(dào)了某种信号。经过了20多(duō)年的数据(jù)收集，人(rén)们发(fā)现了一(yī)个有趣的事情。探测(cè)率会在每(měi)年的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低，而且(qiě)在20年当(dāng)中每年都是(shì)一样。一(yī)些科学(xué)家认为这可(kě)能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物质的第一个(gè)直接证(zhèng)据。异丁烯结构式图片，异丁烯结构式怎么写>

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银河(hé)系(xì)进(jìn)行移(yí)动(dòng)，那么(me)如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以(yǐ)这(zhè)样的速(sù)度在穿(chuān)越着暗(àn)物质(zhì)流，这个过程中(zhōng)会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进行(xíng)旋转。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的(de)方向与太阳(yáng)环绕银(yín)河系的方(fāng)向(xiàng)是一致的，而另外半年则(zé)与之相反。

而在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与(yǔ)太(tài)阳(yáng)的方(fāng)向正好(hǎo)达(dá)到完(wán)全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流(liú)最(zuì)快的时(shí)段(duàn)。而在(zài)11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管在实(shí)际的情(qíng)况中，太阳系(xì)相对银河系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度(dù)的倾斜，但是(shì)这并不影响这(zhè)个(gè)理论的有效性(xìng)。

因(yīn)此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人员(yuán)们所观测到的(de)周(zhōu)期性信号(hào)。当然(rán)也可(kě)能有其他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度(dù)周期信号的差异也(yě)可能是温度(dù)、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至(zhì)连意大利(lì)游客的(de)数量也(yě)符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了一个几乎(hū)相(xiāng)同的(de)实验室，这里(lǐ)的季节(jié)与之前的实验室正好相反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿过(guò)暗物质(zhì)流的运动特征和(hé)第(dì)一(yī)个(gè)实验(yàn)室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的(de)信号(hào)，就可(kě)以(yǐ)成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的证(zhèng)据了。但是(shì)由(yóu)于这个(gè)实验(yàn)室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相应的(de)数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜(jìng)，这台(tái)太空望远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供(gōng)的视野(yě)是(shì)哈勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空望(wàng)远(yuǎn)镜其中一(yī)个(gè)关键的(de)用(yòng)途就是探索暗物质背后的奥秘，对(duì)于(yú)探(tàn)测的结(jié)果，我们只能拭(shì)目以待(dài)了。费米实(shí)验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家(jiā)丹(dān)琥珀和贾森斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如果暗(àn)物质存在，它们极(jí)有可能拥有另一种神(shén)秘的(de)效应(yīng)，这种暗物质(zhì)效(xiào)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(yī)个重要(yào)因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一步的证实，那么(me)遍布(bù)宇宙当中的(de)暗物质(zhì)会不会意味着人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个(gè)角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创(chuàng)造生命(mìng)。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得(dé)暗物质到(dào)底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持(chí)是我更(gèng)新的(de)动力(lì)！

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