宇(yǔ)宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物质又究(jiū)竟(jìng)是(shì)什么？人类为(wèi)了(le)寻(xún)找暗物质存在(zài)的证据，科学家(jiā)们在过去的几十(shí)年当中进(jìn)行了超过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的(de)有效证据。除了一个地(dì)方，在(zài)1687年出版的(de)自然(rán)哲学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往(wǎng)后(hòu)的(de)几(jǐ)百年来，当(dāng)天文(wén)学(xué)家们发现(xiàn)某些天(tiān)体运行轨道(dào)出现异常(cháng)，不符合万(wàn)有引力定律的时候，他(tā)们就会知(zhī)道(dào)，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年(nián)，奥本勒维(wéi)耶(yé)就通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并(bìng)且(qiě)发现了海王星(xīng)的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗星、冥王(wáng)星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取得(dé)重大天文成(chéng)就的例子。但是这些发现都是(shì)在(zài)恒星系统的尺度当中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到(dào)星系或(huò)者是(shì)星团(tuán)的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家(jiā)弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系团(tuán)的质量(liàng)。这是(shì)一个由数千(qiān)个星系所组斯文败类是什么意思网络用语，斯文败类是什么意思网络用语怎么说(zǔ)成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力(lì)束缚(fù)在一起。测量星系团(tuán)的(de)质量一般会使(shǐ)用到(dào)两种(zhǒng)方法，当两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就可(kě)以(yǐ)确定其(qí)质量的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获(huò)得(dé)其"光度学的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个星系的光度(dù)。

第二种是(shì)动力(lì)学(xué)质(zhì)量的计算，是(shì)利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个星系相对于星系团的(de)运(yùn)动速(sù)度。当测量结果出来之(zhī)后，兹(zī)威基彻底懵了，“动力学(xué)质(zhì)量(liàng)”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了(le)，或(huò)者说(shuō)这99%的质量并不以可见(jiàn)光的形式所存在，我们无法(fǎ)看(kàn)到(dào)。最诡异的是，在测量速度的过程中(zhōng)，兹威基发现(xiàn)星系团中很多(duō)星系的(de)速度比理论上要快得多(duō)，按照牛(niú)顿的运动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的(de)引(yǐn)力是无法将它们束(shù)缚在星(xīng)系团(tuán)内的，它(tā)们(men)早就应该被抛出星系(xì)团(tuán)之外了，除(chú)非(fēi)有一种(zhǒng)神秘的(de)力量在起作用，这种力量来(lái)源于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此，兹(zī)维(wéi)基提出(chū)了(le)这样部分不(bù)可见(jiàn)的暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它(tā)们却占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝(jué)大(dà)部分(fēn)的质量(liàng)。只是当时的人们对这(zhè)样的一(yī)种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯特(tè)福(fú)特在(zài)观测仙女座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运(yùn)动。理论上来说，距(jù)离中心(xīn)越(yuè)远的(de)恒星在其轨道上的(de)运行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测(cè)的结果却让人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎(hū)保持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿(dùn)的(de)万有引力定律，在(zài)星系当中如果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些外围的恒星早就(jiù)被(bèi)甩到宇宙当中了。基于这种现象(xiàng)，科学(xué)家们会使(shǐ)用一种相对(duì)标准的方法来解(jiě)释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的(de)距(jù)离，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入(rù)其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望(wàng)远镜测量了距离(lí)星系中心更远距(jù)离(lí)的氢(qīng)元素，发现(xiàn)它(tā)们的(de)旋(xuán)转速度并不符合(hé)牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系也不(bù)例外(wài)，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律进行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系(xì)旋(xuán)转(zhuǎn)，这个实际速(sù)度(dù)远(yuǎn)远大于理论(lùn)速度(dù)，那(nà)么(me)产生以(yǐ)上这(zhè)种向(xiàng)心加(jiā)速(sù)度的原(yuán)因(yīn)很可能就是存在着(zhe)一(yī)种我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力(lì)效应将(jiāng)星系(xì)聚集在了一(yī)起。

也是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来(lái)越多(duō)的研(yán)究人员(yuán)开始相信暗(àn)物(wù)质的存在(zài)。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估(gū)算在(zài)星系(xì)当中暗(àn)物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星(xīng)系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可(kě)以解释这个现象(xiàng)的原因。在一(yī)项(xiàng)新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒(héng)星之间，也会(huì)出现速(sù)度上的微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地(dì)球(qiú)大约2.5亿光年，大小和银河系(xì)不多，但是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数(shù)量(liàng)却(què)只有银(yín)河(hé)系的千分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分(fēn)崩(bēng)离析。但(dàn)是科学家们使用最先进的(de)望远镜对其进行了40个小(xiǎo)时(shí)的详细测量之后，发现星(xīng)系中(zhōng)的(de)恒(héng)星运动是(shì)可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力学(xué)定律来解(jiě)释的。那么(me)又有人提出，也许该星系(xì)的暗物质，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它(tā)的附近没(méi)有任何(hé)星系存(cún)在。造成这些现(xiàn)象的(de)除了暗物质(zhì)的(de)假说(shuō)之(zhī)外，另(lìng)一种可能(néng)就是人类(lèi)对引力(lì)的理(lǐ)解还不(bù)够(gòu)全面，引力(lì)很可能在不同尺度空间中的(de)工作方式是不同的，这(zhè)意(yì)味着(zhe)在行星(xīng)系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到(dào)星系(xì)和星团(tuán)的尺度，引力之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团之间的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引入了外部场(chǎng)效应(yīng)的(de)概念，指的(de)是在数(shù)百万光年的(de)规模上，巨(jù)大的(de)质(zhì)量(liàng)之间会产生(shēng)对彼此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让(ràng)很多人(rén)认为暗物质假说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中(zhōng)还有关(guān)于暗(àn)物质存在(zài)的其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解释的(de)“引力透镜”。

径向距(jù)离为(wèi)37亿光年的(de)子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星团，它(tā)们(men)大部分的普通质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急(jí)剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们(men)通(tōng)过什么来(lái)验(yàn)证它(tā)的质量区(qū)域(yù)到底是不是集中在(zài)中间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一张全彩的(de)高清(qīng)照片，在照片中我们可以明(míng)显地看(kàn)到很多星系似乎被拉(lā)伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的(de)形变。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天(tiān)体和我(wǒ)们(men)地球上(shàng)的观(guān)测者之间。被一(yī)个质量超级(jí)巨大(dà)的天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东(dōng)西的引力，会使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了(le)扭曲(qū)。这个现象就是引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)效应(yīng)。这个(gè)巨大的天体可能是超(chāo)大(dà)质量的(de)黑洞或者是(shì)暗(àn)物质。

所以当人们对(duì)子弹星(xīng)系团观测的(de)时候(hòu)，发(fā)现它的大质(zhì)量区域(yù)并(bìng)不(bù)是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了中间，斯文败类是什么意思网络用语，斯文败类是什么意思网络用语怎么说暗物质(zhì)则直接(jiē)通过了(le)这个区域，并在两边形成了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的引力(lì)透镜研究也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止最(zuì)好的理(lǐ)论(lùn)证据。

除此之(zhī)外，还有来(lái)自宇宙当中最古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越(yuè)在(zài)宇宙当中了。经过(guò)了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上留下了各(gè)相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的(de)部(bù)分表示(shì)温度(dù)较高的区域，蓝色则表示相对较冷的区域(yù)，但实(shí)际上它们之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家们(men)通过(guò)对前景背景分(fēn)离后的(de)二值(zhí)图像进(jìn)行连通(tōng)域提取和标(biāo)记之后发(fā)现，如(rú)果(guǒ)宇(yǔ)宙(zhòu)当中没(méi)有暗(àn)物质，图形看起来不应该是(shì)这样的，而随(suí)着暗物(wù)质的增(zēng)加，一些(xiē)峰值的幅(fú)度会(huì)减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐射的测(cè)量值(zhí)，我们需要的(de)暗物质大约是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运动所需(xū)要的暗物质比例是(shì)一(yī)致(zhì)的。这就意味着。

用了一个简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很(hěn)多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗物质的(de)本(běn)质就是宇(yǔ)宙当中存在着(zhe)某种(zhǒng)类型的粒子，它(tā)们不(bù)参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互(hù)作(zuò)用(yòng)。所以(yǐ)如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的存(cún)在，就相当(dāng)于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是什么？科学(xué)家(jiā)们已经提(tí)出(chū)了数十(shí)种的假想目标，而要寻找这(zhè)些不同的目(mù)标粒(lì)子所需要的(de)实验(yàn)方式也不相同。在过(guò)去(qù)的几十(shí)年当中(zhōng)，人(rén)类(lèi)为了(le)寻(xún)找这些(xiē)看不(bù)见(jiàn)、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进(jìn)行了(le)超过(guò)50次(cì)的实验，却没有任何实质(zhì)性的发现，除了(le)一个地(dì)方(fāng)，意大利的格兰萨索山(shān)，隶(lì)属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地(dì)下(xià)矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地(dì)球上(shàng)最大的地(dì)学实验(yàn)室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的探测(cè)器，一(yī)直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周(zhōu)期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科(kē)学家(jiā)声称观测(cè)到了某种信(xìn)号。经过了20多(duō)年(nián)的数据收集，人们发现了(le)一个有趣(qù)的事情(qíng)。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年(nián)都是(shì)一样。一些科(kē)学家(jiā)认为这可能是(shì)人类发现暗(àn)物质的第一(yī)个(gè)直接证据。

但是为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的年度信(xìn)号呢？刚才我(wǒ)们讲(jiǎng)了太阳系正在以220公里(lǐ)/秒的(de)速度围(wéi)绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也在(zài)以这样的速(sù)度在穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会产(chǎn)生(shēng)相应(yīng)的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进行(xíng)旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时(shí)间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太(tài)阳(yáng)环(huán)绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年则与之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份(fèn)的时(shí)候，地球与太(tài)阳的方向正好(hǎo)达到完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地(dì)球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的(de)时段。而在(zài)11月份，又恰(qià)好达到了(le)最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系(xì)的平面呈现了(le)60度(dù)的(de)倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来(lái)解释，研(yán)究人员(yuán)们所观测到(dào)的周期性(xìng)信号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度周期信号(hào)的差异也(yě)可能是(shì)温度、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤(rǎng)中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大利游(yóu)客(kè)的数量也(yě)符合(hé)这个周期的规(guī)律。

所以，科学家们又(yòu)在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节与之前的实(shí)验(yàn)室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第(dì)一个(gè)实(shí)验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可以得(dé)到相同的信号，就可以成为(wèi)暗(àn)物质(zhì)所存在的非常有力的证据了。但是(shì)由于这(zhè)个实验室(shì)刚刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截(jié)至目前还无法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同(tóng)，但它(tā)的宽(kuān)视场仪器提供的视野(yě)是哈勃红外仪器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们(men)只能拭(shì)目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验(yàn)室粒(lì)子(zi)天体物(wù)理中心(xīn)的(de)科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯(sī)特芬(fēn)研究发现，如果暗物质存在，它们(men)极有可能拥有另一种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效(xiào)应(yīng)，会(huì)支持宇宙当中生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生(shēng)命进化的一个重要因素。

如(rú)果这(zhè)一理论(lùn)得到(dào)进一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的(de)暗物质会不会意味着人类(lèi)并不孤单呢？或许(xǔ)在宇宙当(dāng)中某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是(shì)要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存(cún)不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你(nǐ)的支持是我更新的动力(lì)！

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