宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的？为何会存在科学无法解释(shì)的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了寻找暗物质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们(men)在过去的几十年当中进行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没(méi)有发现(xiàn)任何的(de)有效证据。除了(le)一个(gè)地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书(shū)中，埃萨克牛(niú)顿(dùn)发(fā)表了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中(zhōng)天(tiān)体运动的规律(lǜ)。往后的(de)几百(bǎi)年来，当天文学家们发现某些天体运(yùn)行(xíng)轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律的时候，他们就会知道，周围一定有未(wèi)知的(de)天体通过引力在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星(xīng)的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应(yīng)用万有引力定律所取得(dé)重大天文成就的例子。但是这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当我们(men)上升到星(xīng)系或者是星团的(de)尺度，事情就(jiù)开始变得诡异(yì)了。

1933年(nián)，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨(cí)兹威基正在研究和测量后(hòu)发星系团的质(zhì)量。这是一个由数(shù)千个星系(xì)所(suǒ)组成的巨大星系(xì)团，这(zhè)些星系被引力束缚在一起。测量星系团的(de)质量一般(bān)会使用到两种(zhǒng)方法(fǎ)，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需(xū)要的(de)数据是(shì)测量各个星系(xì)的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是(shì)动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团(tuán)中的(de)各(gè)个星系相对于(yú)星系团的运动(dòng)速度。当测(cè)量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了，或者(zhě)说(shuō)这99%的质量并不(bù)以可见光(guāng)的形(xíng)式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中很多星系的速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些可(kě)见星系的质量所(suǒ)产生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的(de)，它(tā)们早就应(yīng)该被抛出星(xīng)系团之外了(le)，除非有一种神秘(mì)的力量在(zài)起作用，这种力量来源于某(mǒu)种隐形的物(wù)质(zhì)。

据(jù)此，兹维基提出了这样部分不(bù)可(kě)见的暗(àn)质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是(shì)当时的(de)人(rén)们对这样的一种(zhǒng)说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯特福特(tè)在观测仙女座星系(xì)中(zhōng)的恒星运(yùn)动。理论上来(lái)说(shuō)，距离中心越(yuè)远的恒星(xīng)在其轨道上(shàng)的运行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观(guān)测(cè)的(de)结果却让人感到不可(kě)思(sī)议。

随(suí)着与中心距(jù)离的增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速(sù)度几乎保持不(bù)变(biàn)。可(kě)是根(gēn)据(jù)牛(niú)顿(dùn)的万(wàn)有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当(dāng)中如果(guǒ)没有足够(gòu)大(dà)的质量(liàng)来(lái)吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们会(huì)使用一(yī)种(zhǒng)相对标(biāo)准的(de)方法来(lái)解释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方法就(jiù)是测量星系(xì)当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋(xuán)转速(sù)度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是(shì)由(yóu)暗物质的(de)力量进入其(qí)中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距离星系中心(xīn)更远(yuǎn)距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速度并不符合(hé)牛(niú)顿的力学定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不(bù)例(lì)外，太阳系位于银河系的(de)第(dì)三悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万(wàn)有引力定律进行计(jì)算，太阳系(xì)的运(yùn)行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远(yuǎn)远(yuǎn)大于理(lǐ)论(lùn)速度，那么产生以上这种向心加速度的(de)原(yuán)因(yīn)很可能就(jiù)是(shì)存在着一种我们看(kàn)不到的物质，是(shì)这些暗物质的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

话说三遍淡如水下一句是什么意思，话说三遍淡如水下一句是什么成语也是从这(zhè)时开始，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系(xì)外恒星轨道的速度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量(liàng)占整个(gè)星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是(shì)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(méi)有引力效(xiào)应(yīng)的遥远恒星(xīng)之间，也(yě)会出现(xiàn)速(sù)度上的微(wēi)小差(chà)异。另外，天(tiān)文学家(jiā)还发(fā)现了一(yī)个(gè)反常的(de)星系，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年，大(dà)小和(hé)银河系不多，但是(shì)星系当(dāng)中(zhōng)存在(zài)的恒(héng)星数量却只有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系必须存(cún)在暗物质(zhì)，否则就(jiù)会(huì)分崩离析(xī)。但是(shì)科学家(jiā)们使(shǐ)用最(zuì)先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进(jìn)行(xíng)了(le)40个小时的详细(xì)测量(liàng)之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的物质(zhì)和(hé)力学定律来解释的(de)。那(nà)么又有人提出，也许该(gāi)星(xīng)系的暗物质(zhì)，已经(jīng)被附近的另一个大(dà)星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成这些现象的除(chú)了(le)暗物(wù)质(zhì)的假说之(zhī)外，另一种可能(néng)就是人类对引力(lì)的(de)理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺(chǐ)度空间中的工作方式是(shì)不同(tóng)的，这意味(wèi)着在行星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按(àn)照我们所(suǒ)理解的方式运动(dòng)。但是(shì)上升(shēng)到星(xīng)系和(hé)星团的尺度(dù)，引力之(zhī)间的相互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的相互(hù)作用，科学(xué)家还引入了外(wài)部场效(xiào)应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是(shì)在(zài)数百万光年的规模上，巨大(dà)的质量之间(jiān)会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我(wǒ)们需(xū)要对现在(zài)的(de)物理定律进(jìn)行修正，这些发(fā)现(xiàn)也(yě)让很(hěn)多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终(zhōng)结(jié)。但是在宇(yǔ)宙当中还有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据(jù)，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距(jù)离(lí)为(wèi)37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似这样(yàng)的(de)星(xīng)团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的气体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万公里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候，星际(jì)气体的(de)相互作用就(jiù)会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度(dù)大幅(fú)降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分的质量将(jiāng)位于(yú)所有这些(xiē)气体所在(zài)的中(zhōng)间(jiān)区域(yù)。那么我们通过什么来验证它的质量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回(huí)了(le)宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全(quán)彩的高清照(zhào)片，在(zài)照(zhào)片中我们可以明(míng)显(xiǎn)地(dì)看到(dào)很多星系(xì)似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题(tí)，而(ér)是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们(men)地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的(de)引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个(gè)现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天(tiān)体可能是超大质量的黑洞(dòng)或(huò)者(zhě)是暗物质。

所以当人(rén)们(men)对(duì)子弹星系团观测的(de)时候，发现(xiàn)它的大(dà)质(zhì)量区(qū)域并不是(shì)在中间，而是在(zài)两侧(cè)。所以最好的解释(shì)方法就是当星(xīng)团发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中(zhōng)间(jiān)，暗(àn)物质(zhì)则直接通过了这个区域(yù)，并在两边形成了(le)引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也(yě)被(bèi)认为是暗(àn)物质存(cún)在的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除(chú)此之(zhī)外，还有来(lái)自(zì)宇宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于(yú)可以畅(chàng)通无阻(zǔ)地穿越在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后，这(zhè)些(xiē)光在(zài)宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了各相同性的微波(bō)辐射(shè)。其中红(hóng)色的(de)部分表示(shì)温度较高的区(qū)域，蓝色(sè)则表示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间的温差只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们通过(guò)对前景背景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进行连通(tōng)域提取和(hé)标记之后(hòu)发现，如果宇宙当中没有暗物质，图(tú)形看起(qǐ)来不应该是(shì)这样的，而(ér)随着(zhe)暗物质的增(zēng)加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数(shù)字与解释星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论(lùn)框架，就很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇(yǔ)宙当中(zhōng)存在着某种类(lèi)型的粒(lì)子，它(tā)们不参与任何(hé)其他(tā)的(de)电磁作用，只(zhǐ)通(tōng)过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所(suǒ)以如果能(néng)够找到这(zhè)种(zhǒng)粒子(zi)的存(cún)在，就相当于找到(dào)了暗物(wù)质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到(dào)底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了(le)数十种的(de)假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不(bù)同的目标(biāo)粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在(zài)过去的几十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物(wù)质相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经进行了超(chāo)过50次的(de)实(shí)验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质性的(de)发现，除了一(yī)个地方，意大利(lì)的(de)格兰萨索山，隶属(shǔ)于阿尔(ěr)卑斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米处的地(dì)下(xià)矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学(xué)实验室，这个(gè)实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测(cè)器，一(yī)直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学家(jiā)声称观测到了(le)某种信(xìn)号。经过了(le)20多年的数(shù)据(jù)收(shōu)集，人们发(fā)现(xiàn)了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测率会在每年(nián)的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到(dào)最低，而(ér)且在20年(nián)当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发(fā)现暗物质(zhì)的第一个直接(jiē)证据。

但是为什(shén)么暗物质会产生周(zhōu)期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才(cái)我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系正(zhèng)在以220公(gōng)里/秒的速度(dù)围绕着银河系进(jìn)行移动，那么如果暗物(wù)质存(cún)在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在(zài)以(yǐ)这样的(de)速度(dù)在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速话说三遍淡如水下一句是什么意思，话说三遍淡如水下一句是什么成语度围绕太阳进行旋转。所(suǒ)以有半年的时间，地球围绕(rào)太(tài)阳(yáng)的方向(xiàng)与太(tài)阳环绕银河系的方向是一致的，而另外(wài)半(bàn)年则与之相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候(hòu)，地球与太阳(yáng)的(de)方(fāng)向正(zhèng)好达(dá)到完(wán)全(quán)一(yī)致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快(kuài)的时(shí)段。而在11月份，又恰好达到(dào)了最(zuì)慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系(xì)的平面(miàn)呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的(de)有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认为这可(kě)以用来解释，研究(jiū)人员们(men)所观测到的周期性信号。当然也(yě)可能有其(qí)他的情(qíng)况，造(zào)成这种年度周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山(shān)上(shàng)的积(jī)雪，甚至(zhì)连(lián)意大利游客的数(shù)量也符合这个周期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了一(yī)个几(jǐ)乎(hū)相同的实验室(shì)，这(zhè)里的季节与之前(qián)的实验室(shì)正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同(tóng)的(de)信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存在的非(fēi)常有力(lì)的证(zhèng)据(jù)了(le)。但是(shì)由于这个实验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久(jiǔ)，所以截至目前(qián)还无法提供相应的数据支(zhī)持。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会(huì)发射一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽(kuān)视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一(yī)个关键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对(duì)于探测的(de)结果(guǒ)，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗(àn)物(wù)质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当(dāng)中生命的(de)诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进一(yī)步(bù)的证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行星(xīng)上，暗物质正在(zài)通过这(zhè)样(yàng)的(de)效应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是(shì)要先找到暗物质(zhì)存(cún)在的实(shí)际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们(men)，你(nǐ)们觉(jué)得暗物质到(dào)底存不(bù)存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更(gèng)新的(de)动力！

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