宇(yǔ)宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科(kē)学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人类为了(le)寻找暗物质存(cún)在的证(zhèng)据，科学家们在过去的几十年当中(zhōng)进行(xíng)了超过50次的长期实(shí)验，但是(shì)却没(méi)有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效证据(jù)。除(chú)了(le)一个(gè)地方，在1687年出版的自(zì)然(rán)哲学数学原理一(yī)书中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定律，它揭示(shì)了宇宙中天(tiān)体运动的(de)规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家(jiā)们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨道出现异常，不(bù)符合万(wàn)有引力定律的(de)时(shí)候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的(de)天体通过引力(lì)在摄动(dòng)它的轨道。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通过天王(wáng)星运(yùn)行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了海王星的存在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的(de)发现都(dōu)是(shì)应用万(wàn)有引(yǐn)力定律所(suǒ)取得重大天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是在恒星系统的尺度当中(zhōng)，可当我们上升到星(xīng)系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威基正(zhèng)在(zài)研(yán)究和测量后发星系团(tuán)的质量。阳光女孩用英语怎么写啊怎么读，阳光女孩用英语怎么写啊翻译这是一个由数千个星系(xì)所组成(chéng)的巨大星系团，这些星系被(bèi)引力束缚在(zài)一起。测量星系团的(de)质量(liàng)一般(bān)会使用到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就可以确定其(qí)质量的(de)范围。

第一(yī)种是(shì)获得其"光度学的(de)质量"，需(xū)要的数据(jù)是测(cè)量各个(gè)星系的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学(xué)质量(liàng)的计算(suàn)，是(shì)利用光谱(pǔ)红(hóng)移(yí)测量星系团中的各个星系相对于(yú)星(xīng)系团(tuán)的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果(guǒ)出来之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量”的400倍。这意味(wèi)着，后发座(zuò)星系团有99%的质(zhì)量消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的(de)质量(liàng)并不以可见光的形(xíng)式(shì)所存在(zài)，我们无法看(kàn)到(dào)。最(zuì)诡异(yì)的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系团(tuán)中(zhōng)很(hěn)多星系的速(sù)度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的(de)质量所产生(shēng)的引力是无法将它(tā)们束缚在星系(xì)团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神(shén)秘的力(lì)量在(zài)起作用，这种力(lì)量来源于(yú)某种隐形的(de)物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可(kě)见(jiàn)的暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词才再一次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说(shuō)，距离中心越远的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的(de)运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测(cè)的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随着与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星(xīng)的(de)旋转速度(dù)几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的(de)万(wàn)有引力定(dìng)律，在星(xīng)系当中如果没有足够大的(de)质量来吸引(yǐn)它(tā)们(men)，这些(xiē)外围(wéi)的恒星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。基(jī)于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标准的方法来解释(shì)暗物质的(de)存在(zài)，这种(zhǒng)方法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气(qì)体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就认为是由暗物质的力量进入(rù)其中(zhōng)。

于是(shì)科学家们通(tōng)过射电望远(yuǎn)镜测(cè)量了(le)距离星(xīng)系(xì)中心(xīn)更(gèng)远距离的氢元(yuán)素(sù)，发现(xiàn)它(tā)们(men)的旋转速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系(xì)位(wèi)于银河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上，距离(lí)银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年(nián)，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的(de)速度(dù)围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向心加速(sù)度的原因很可能(néng)就(jiù)是(shì)存在(zài)着(zhe)一种我们看不到的物质(zhì阳光女孩用英语怎么写啊怎么读，阳光女孩用英语怎么写啊翻译)，是这些(xiē)暗物质的引力效应将(jiāng)星(xīng)系聚(jù)集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多(duō)的(de)研究人员(yuán)开始相信(xìn)暗物质的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度(dù)，估算在(zài)星(xīng)系当中暗物质的质量(liàng)占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可以解释这(zhè)个(gè)现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科(kē)学(xué)家们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应的遥(yáo)远恒(héng)星(xīng)之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异(yì)。另外，天文学家还发现了一(yī)个(gè)反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银河系(xì)不(bù)多(duō)，但是星系当中存(cún)在的恒(héng)星数量(liàng)却(què)只有银(yín)河系(xì)的千分之一(yī)。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则(zé)就会(huì)分崩(bēng)离析。但是科(kē)学家(jiā)们使用最先进(jìn)的望远(yuǎn)镜(jìng)对(duì)其进行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后(hòu)，发现星(xīng)系(xì)中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有人提(tí)出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被(bèi)附近的另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任(rèn)何(hé)星系存(cún)在。造成(chéng)这些现象的除了暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另一种可能(néng)就是(shì)人类(lèi)对引力的理(lǐ)解(jiě)还不够(gòu)全面，引力(lì)很可(kě)能在(zài)不同尺度空间中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的(de)，这意(yì)味着在(zài)行星系(xì)尺度(dù)中的天体会(huì)沿(yán)着它(tā)们的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解(jiě)的(de)方式运动。但是上(shàng)升到星系和星团(tuán)的尺度，引力之间(jiān)的(de)相互(hù)作用(yòng)则是不同的方式。对于(yú)在星系团(tuán)之间的相互作(zuò)用，科学(xué)家还(hái)引(yǐn)入了外(wài)部场效应的概念，指的是在数百万光(guāng)年的(de)规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼(bǐ)此(cǐ)特殊的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立(lì)，这意味(wèi)着我们(men)需(xū)要对现(xiàn)在的物(wù)理定律进(jìn)行修正(zhèng)，这些(xiē)发(fā)现也让(ràng)很多人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此(cǐ)终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的(de)其他(tā)的理论证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙(méng)德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力(lì)透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子(zi)弹星(xīng)系(xì)团(tuán)，由两个碰撞的(de)星系团所组(zǔ)成，类似(shì)这样的星团，它们大部分(fēn)的(de)普通质(zhì)量都(dōu)在星系的气体(tǐ)当中。当星团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用就会导致温度(dù)的急剧升高，速(sù)度大幅降(jiàng)低。所(suǒ)以在理(lǐ)论上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子(zi)弹星系团大部分的质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中间区域。那(nà)么我(wǒ)们通过什么来验(yàn)证它的质量(liàng)区域(yù)到底是不(bù)是集中在中间呢(ne)？前(qián)不久，詹(zhān)姆斯韦(wéi)伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张(zhāng)全(quán)彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎(hū)被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实(shí)这(zhè)些(xiē)星系(xì)本(běn)身并不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上的(de)观测者之间。被一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量的东西(xī)的(de)引力(lì)，会(huì)使身(shēn)后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体(tǐ)可能是超大质量(liàng)的(de)黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候，发现(xiàn)它的(de)大质(zhì)量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是(shì)当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区(qū)域，并在(zài)两边形成了引力(lì)透镜(jìng)。对子(zi)弹星系团的引力(lì)透(tòu)镜(jìng)研究也被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为止最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老(lǎo)的光。从宇宙(zhòu)大爆炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终(zhōng)于(yú)可(kě)以畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了(le)。经过了130多亿年(nián)之后，这些光在(zài)宇宙空间背景上留下了(le)各相同(tóng)性的(de)微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实(shí)际上它们之(zhī)间的温(wēn)差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连(lián)通域(yù)提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起(qǐ)来(lái)不应该是这(zhè)样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的(de)测量(liàng)值，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质(zhì)的5倍。这个(gè)数字与解释星系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要的暗(àn)物质(zhì)比例是一(yī)致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很多不(bù)同的观测结(jié)果。而暗物质的本质(zhì)就(jiù)是(shì)宇宙(zhòu)当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不(bù)参(cān)与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够(gòu)找到这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相(xiāng)当于找到了暗(àn)物质存(cún)在(zài)的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什么？科学(xué)家们已经提出了数十种的(de)假想目标(biāo)，而(ér)要(yào)寻找这些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需要的实(shí)验方(fāng)式也不(bù)相同。在过去的几十(shí)年(nián)当中，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些看(kàn)不见、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互作用的“暗物(wù)质(zhì)”，科(kē)学家们(men)已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质(zhì)性(xìng)的(de)发现，除了(le)一个地方，意大(dà)利(lì)的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当(dāng)中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的(de)地学实验(yàn)室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的探测器(qì)，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的(de)周期性震(zhèn)荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了(le)某种信号(hào)。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最低，而且(qiě)在(zài)20年当中每年(nián)都是(shì)一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物质(zhì)的第一(yī)个(gè)直接证据(jù)。

但(dàn)是为什么(me)暗(àn)物(wù)质会产生周期(qī)性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河(hé)系进(jìn)行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的(de)速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球(qiú)又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕(rào)太(tài)阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系的方(fāng)向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时段。而(ér)在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在(zài)实际(jì)的情(qíng)况中，太(tài)阳系相对银(yín)河系的平面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这(zhè)个理论的有效性(xìng)。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造(zào)成这种年度周期(qī)信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土(tǔ)壤中的(de)水分、高山上的(de)积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符(fú)合这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南(nán)半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同(tóng)的实验(yàn)室，这(zhè)里(lǐ)的季节与之(zhī)前的实(shí)验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗(àn)物(wù)质流的运动特(tè)征(zhēng)和第一个实验室是一样的(de)。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可以得(dé)到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在(zài)的非(fēi)常有力(lì)的证据了。但是由于这个实验(yàn)室(shì)刚刚建成(chéng)不(bù)久，所以截至目前(qián)还无法(fǎ)提供相应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主(zhǔ)镜(jìng)大(dà)小(xiǎo)跟哈勃(bó)望(wàng)远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼(màn)太空望远镜其中一个(gè)关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对(duì)于探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭(shì)目以待了。费米实(shí)验室粒(lì)子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家丹琥珀和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们(men)极(jí)有可能拥有另一种神秘的(de)效应，这种暗(àn)物质(zhì)效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的(de)证实，那(nà)么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中的暗(àn)物质会不会意(yì)味着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇(yǔ)宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的(de)行星上，暗物质正在(zài)通过(guò)这样的效应创造生命。当然，这(zhè)些(xiē)推论的大前提是要(yào)先找到暗物质存(cún)在的(de)实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的动力！

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