宇宙(zhòu)是“人为(wèi)制造”的(de)？为何会存在科学(xué)无(wú)法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是(shì)什么？人类为了(le)寻找暗物质存在(zài)的(de)证据(jù)，科学(xué)家(jiā)们在过去的几十年当中(zhōng)进行了超过50次的长期实验，但是却没有发现任(rèn)何的有(yǒu)效证(zhèng)据。除了一个地(dì)方，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨(sà)克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙(zhòu)中天体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道(dào)出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的(de)时候，他们就会知道(dào)，周(zhōu)围一(yī)定(dìng)有未知的(de)天体通过引力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过天王星运(yùn)行轨道(dào)的异(yì)常，推算并(bìng)且(qiě)发现了海王星的(de)存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星(xīng)、冥王星的发现都是(shì)应用(yòng)万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律所取得重大天(tiān)文成就的例子。但是(shì)这些发(fā)现都是在恒星(xīng)系统的(de)尺度当中，可(kě)当(dāng)我(wǒ)们上升到星系或者是星团的尺度，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡异了(le)。

1933年(nián)破晓是什么意思 破晓和拂晓分别是几点，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后(hòu)发星系团的(de)质量(liàng)。这是一个由数千个(gè)星(xīng)系所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这些星系被(bèi)引力束(shù)缚(fù)在(zài)一起。测量(liàng)星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种(zhǒng)方法结(jié)果一(yī)致，就(jiù)可以确定(dìng)其质(zhì)量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是获得其(qí)"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各个(gè)星(xīng)系的光度。

第二(èr)种(zhǒng)是动力学质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相对(duì)于星系团的运动(dòng)速(sù)度。当测量结(jié)果出来之(zhī)后，兹(zī)威(wēi)基(jī)彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存(cún)在，我(wǒ)们(men)无法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测量速度的过(guò)程中，兹(zī)威基(jī)发(fā)现星(xīng)系团(tuán)中很多星系(xì)的速度比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这(zhè)些可(kě)见星(xīng)系的质(zhì)量所产(chǎn)生的引力(lì)是(shì)无法将它们(men)束缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它们(men)早就应该被(bèi)抛出(chū)星系(xì)团之外了，除非(fēi)有一(yī)种神秘的(de)力(lì)量(liàng)在起作用，这种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸光、反(fǎn)射光，但是它(tā)们(men)却占据着(zhe)宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个词才再一次(cì)出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特在观(guān)测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来(lái)说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星在其轨道上的运行速(sù)度(dù)就会(huì)越慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果却让人感到(dào)不可(kě)思议(yì)。

随着与中(zhōng)心(xīn)距(jù)离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是根据(jù)牛顿的万有(yǒu)引力定律，在(zài)星系(xì)当中如果(guǒ)没有足(zú)够(gòu)大的质(zhì)量来(lái)吸(xī)引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用(yòng)一种相对标准的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中(zhōng)气(qì)体在(zài)X轴上(shàng)距离星系(xì)中心的(de)距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度(dù)。如果(guǒ)出(chū)现(xiàn)异常的结果，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过(guò)射电望远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素，发(fā)现(xiàn)它(tā)们的旋(xuán)转速度并不(bù)符(fú)合(hé)牛顿的力学定律。我们(men)的(de)太(tài)阳系也(yě)不例(lì)外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米(mǐ)/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这个(gè)实际速度(dù)远远(yuǎn)大于理论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向(xiàng)心加速度(dù)的原因(yīn)很可能就是存(cún)在着(zhe)一种(zhǒng)我们(men)看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星系聚(jù)集(jí)在了(le)一(yī)起。

也是从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的(de)研究人员开始相信暗(àn)物质的存在。科(kē)学(xué)家根据星系外恒(héng)星轨(guǐ)道的速度，估算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物(wù)质的(de)质(zhì)量占整个星破晓是什么意思 破晓和拂晓分别是几点系(xì)质(zhì)量的85%。但是(shì)，暗物质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象(xiàng)的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎(hū)没有引力效应的(de)遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出(chū)现速(sù)度上的微小差异。另(lìng)外，天文学(xué)家还发(fā)现(xiàn)了一个(gè)反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星系当中存在(zài)的恒星数量却只(zhǐ)有银河系的(de)千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存在(zài)暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中的恒星运动(dòng)是可以用正常的(de)物质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释的(de)。那么又有(yǒu)人(rén)提(tí)出，也许该星系的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的另一(yī)个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星系存在。造成这(zhè)些现(xiàn)象(xiàng)的破晓是什么意思 破晓和拂晓分别是几点(de)除了(le)暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对(duì)引力的理(lǐ)解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很(hěn)可(kě)能在不同尺(chǐ)度(dù)空(kōng)间(jiān)中(zhōng)的工作(zuò)方(fāng)式是不同的，这意(yì)味着(zhe)在(zài)行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按(àn)照我们(men)所理解(jiě)的方式运动。但是(shì)上升到星系(xì)和(hé)星团的尺度，引力之间(jiān)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(yòng)，科学家还引入了外部场(chǎng)效(xiào)应(yīng)的概念(niàn)，指的(de)是(shì)在数百(bǎi)万光年的规(guī)模上，巨大的(de)质量之(zhī)间会产生对(duì)彼此特殊的(de)效果，这个理论叫(jiào)做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味(wèi)着我们需要对现在的物(wù)理定律(lǜ)进行修正，这些(xiē)发(fā)现也让很多人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存在的其他(tā)的理论证据(jù)，这些理论证据是蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解释(shì)的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的(de)星系团所组成(chéng)，类似这样的(de)星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在(zài)星系的气体当(dāng)中(zhōng)。当(dāng)星(xīng)团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小(xiǎo)时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体(tǐ)的相互作(zuò)用就会导致(zhì)温(wēn)度(dù)的(de)急(jí)剧升(shēng)高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的质量将位于所有这些(xiē)气体所在的(de)中间区域。那么(me)我(wǒ)们通过什么(me)来(lái)验证它的质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜传(chuán)回了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地看到很多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形(xíng)变。其实这(zhè)些星(xīng)系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜(jìng)出(chū)了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的(de)天体和我(wǒ)们(men)地球上(shàng)的观测(cè)者(zhě)之间。被(bèi)一个质量(liàng)超级(jí)巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的(de)东西(xī)的引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥远星系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应。这(zhè)个巨大的天体可能(néng)是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所以当人(rén)们对(duì)子弹(dàn)星系团(tuán)观测的(de)时候，发现它(tā)的大质量区(qū)域(yù)并不是在中间(jiān)，而(ér)是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解释(shì)方法就(jiù)是当星团发生(shēng)全部的碰撞时，可被观测到的(de)质量气体被卡(kǎ)在了(le)中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接通过(guò)了这个(gè)区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研(yán)究也被认(rèn)为(wèi)是暗物质存在的迄今为止(zhǐ)最好的(de)理论证(zhèng)据(jù)。

除(chú)此之外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸(zhà)开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终(zhōng)于可(kě)以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。经(jīng)过了(le)130多亿年(nián)之(zhī)后(hòu)，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射。其中红(hóng)色的部分表示温(wēn)度较高的区(qū)域，蓝色则表示相对(duì)较冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们通(tōng)过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二值图像进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物(wù)质的增加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大约(yuē)是(shì)普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这个数字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要(yào)的暗物质比例(lì)是(shì)一致的。这就意(yì)味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒子(zi)，它们(men)不参与任何其(qí)他的(de)电(diàn)磁作用，只通过引力(lì)来(lái)相互作用。所以如果能够找到这(zhè)种粒子的(de)存(cún)在，就(jiù)相当于找到了暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。这种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家们已经提(tí)出了数十种的(de)假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的(de)目标粒子所需(xū)要的实(shí)验方(fāng)式也不相同。在过去的几十(shí)年当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不(bù)到，几乎不会与(yǔ)常规物质(zhì)相互作(zuò)用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已经(jīng)进行了超过(guò)50次的实验，却没有任何实(shí)质(zhì)性的发现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉。

在(zài)山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个(gè)实验室(shì)叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高(gāo)的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种信(xìn)号。经(jīng)过了20多年的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测率会在每年(nián)的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到最(zuì)低(dī)，而且在20年(nián)当中每年都是(shì)一样(yàng)。一些(xiē)科学家认(rèn)为这可(kě)能是人类发现暗物质(zhì)的第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是为什(shén)么暗物质(zhì)会产生周期性的(de)年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里/秒的速度围(wéi)绕着(zhe)银(yín)河(hé)系(xì)进(jìn)行(xíng)移动，那(nà)么如果暗物质(zhì)存在(zài)宇宙当中(zhōng)，这意味着我们(men)也在(zài)以这样的速(sù)度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有半年的时间(jiān)，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的(de)时候，地球与太(tài)阳的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是(shì)理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗(àn)物(wù)质流最快的(de)时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相(xiāng)对银河系(xì)的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的倾(qīng)斜，但是这并(bìng)不影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性。

因此科学(xué)家认为这可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人员(yuán)们所(suǒ)观测到的周期(qī)性信号。当然也可能有其他(tā)的情况(kuàng)，造(zào)成(chéng)这种年度(dù)周期(qī)信(xìn)号(hào)的(de)差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿(shī)度(dù)、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上的(de)积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也符合这个周期的(de)规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立(lì)了一个几乎(hū)相(xiāng)同的实验(yàn)室，这里的(de)季节(jié)与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这里，地(dì)球(qiú)穿(chuān)过(guò)暗物质流的运动特(tè)征和第一个实验室是(shì)一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可(kě)以(yǐ)得到相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力的证据了。但是由(yóu)于这个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不(bù)久，所以截至目前(qián)还无(wú)法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希格雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器提供的视野是哈(hā)勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜(jìng)其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥秘(mì)，对于探测(cè)的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有(yǒu)可能拥有另一(yī)种神(shén)秘(mì)的效应，这(zhè)种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物(wù)质(zhì)会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗(àn)物质正(zhèng)在通过(guò)这样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这些(xiē)推论(lùn)的(de)大前(qián)提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据。那(nà)么(me)小伙伴们，你们觉(jué)得暗物质到底存(cún)不存(cún)在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我(wǒ)更新的(de)动(dòng)力！

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