宇(yǔ)宙是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科(kē)学无法解(jiě)释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人类为了寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十年当(dāng)中进(jìn)行了超(chāo)过50次的(de)长(zhǎng)期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了(le)一个地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运动的规律。往后的几百年来，当天文学家(jiā)们发(fā)现某些天体运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律的时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力(lì)在摄动它的(de)轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星(xīng)的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王(wáng)星(xīng)的(de)发现都是(shì)应用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是在恒(héng)星(xīng)系统的(de)尺度当中，可当我们(men)上升到星系或者(zhě)是星团的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得(dé)诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星(xīng)系所组成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种方法，当(dāng)两(liǎng)种(zhǒng)方法结(jié)果一致，就可(kě)以确定(dìng)其质(zhì)量(liàng)的(de)范围。

第一种是获得其(qí)"光度(dù)学(xué)的质量"，需(xū)要的数据是测量(liàng)各个星系(xì)的(de)光(guāng)度。

第(dì)二种(zhǒng)是动(dòng)力学质量的(de)计算(suàn)，是(shì)利(lì)用光谱红移测量(liàng)星系团中的(de)各个星系(xì)相对于星系团的(de)运动速度。当测量结(jié)果出来之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵(měng)了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或者说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见光的形式所存(cún)在(zài)，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测(cè)量速(sù)度的过程中，兹(zī)威(wēi)基(jī)发现星系团(tuán)中(zhōng)很多(duō)星系的速(sù)度比(bǐ)理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的(de)引力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应(yīng)该被抛出(chū)星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的力(lì)量在(zài)起(qǐ)作(zuò)用，这种力量来源于某种隐(yǐn)形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了这样部分不可见的暗质(zhì)，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是(shì)当时(shí)的(de)人们对这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再(zài)一次出现(xiàn)。天文学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯(kěn)特福(fú)特在(zài)观(guān)测仙女(nǚ)座星(xīng)系中的(de)恒(héng)星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星(xīng)在(zài)其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速(sù)度(dù)就会越慢。但是他们(men)观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距离的(de)增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)，在(zài)星系当(dāng)中如果(guǒ)没有足(zú)够大的(de)质量来吸引它(tā)们，这些(xiē)外围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家们会(huì)使用一种相对标准的(de)方法来解释暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气(qì)体(tǐ)的旋转速度。如果出(chū)现异(yì)常的结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质(zhì)的力(lì)量进入其中。

于(yú)是科学家们(men)通过(guò)射电望远镜测量了距(jù)离星系中心更远距(jù)离的氢元素，发(fā)现它们的(de)旋转(zhuǎn)速度并不符合牛顿(dùn)的力学定律。我(wǒ)们的太阳(yáng)系(xì)也(yě)不例外，太阳系位于银河系的第三悬臂之上(shàng)，距离银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力(lì)定律进行计算，太阳系幼儿园晨间谈话内容有哪些小班，幼儿园晨间谈话内容有哪些中班的运(yùn)行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系(xì)正在(zài)以220千(qiān)米/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这种(zhǒng)向心加速(sù)度的原因很可能就是(shì)存在着一种我们(men)看(kàn)不(bù)到的物质，是(shì)这些暗(àn)物(wù)质的引力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是(shì)从这(zhè)时(shí)开(kāi)始，越来(lái)越多的(de)研究人(rén)员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒(héng)星轨道的速度，估算在星(xīng)系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没(méi)有(yǒu)引力效应的遥远恒星之(zhī)间，也会(huì)出现(xiàn)速(sù)度(dù)上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫(jiào)做(zuò)Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年(nián)，大小(xiǎo)和银河(hé)系(xì)不(bù)多，但(dàn)是星(xīng)系当中存在(zài)的(de)恒星数量(liàng)却只有(yǒu)银河系的(de)千(qiān)分之(zhī)一(yī)。

所以在理论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就(jiù)会分(fēn)崩离析。但是科学(xué)家们使用最先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进(jìn)行(xíng)了(le)40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是(shì)可以用正常的物(wù)质和力学定(dìng)律来解(jiě)释(shì)的。那么又有(yǒu)人(rén)提出，也(yě)许该星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被(bèi)附近的另(lìng)一个(gè)大(dà)星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它(tā)的附近没有(yǒu)任何星(xīng)系存在(zài)。造成这(zhè)些现象(xiàng)的(de)除(chú)了暗物(wù)质的假说之外，另一种可能就是人(rén)类对引力的理解(jiě)还不够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的(de)，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解的方式运动(dòng)。但是上(shàng)升(shēng)到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互作用(yòng)则(zé)是不同的方式。对(duì)于在星系(xì)团之间(jiān)的相互作(zuò)用，科学家还引入了外部场效应的概念，指的是在数百(bǎi)万(wàn)光年(nián)的(de)规模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意(yì)味着我们(men)需要(yào)对现在的物理定(dìng)律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让很多人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还(hái)有关于暗物质(zhì)存在(zài)的其他的(de)理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的(de)“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的子弹(dàn)星(xīng)系(xì)团，由两个碰撞的(de)星系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样(yàng)的星团，它(tā)们大部分的(de)普通质量(liàng)都在星系的气(qì)体(tǐ)当中。当(dāng)星团以1000万公里(lǐ)/小时(shí)发生(shēng)碰撞(zhuàng)的时候，星际(jì)气体的相互作用就会导致温度的急剧(jù)升(shēng)高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有(yǒu)这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过什(shén)么来(lái)验证它的质量区域到(dào)底是不是(shì)集(jí)中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望远(yuǎn)镜传回了宇宙当中第(dì)一张全(quán)彩的高(gāo)清照(zhào)片(piàn)，在照片中我们可(kě)以明显(xiǎn)地看到很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜出(chū)了(le)什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体(tǐ)和(hé)我们地(dì)球上的观测(cè)者之(zhī)间。被一个质(zhì)量(liàng)超级(jí)巨大的天(tiān)体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的(de)光都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这(zhè)个(gè)巨大的天体可能是超(chāo)大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观(guān)测的时候(hòu)，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是(shì)当(dāng)星团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直(zhí)接(jiē)通过了(le)这个区域，并在两(liǎng)边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引(yǐn)力(lì)透镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的(de)微波(bō)辐射(shè)。其中红色的部分(fēn)表示温(wēn)度(dù)较(jiào)高的区域(yù)，蓝色(sè)则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区(qū)域，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之一。

科学家们通过对前景背景(jǐng)分(fēn)离(lí)后的二值图像(xiàng)进行连(lián)通(tōng)域提取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图形看起来(lái)不应(yīng)该是这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些峰值的(de)幅(fú)度会减小，才变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波(bō)背景辐射的测量(liàng)值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大约是普通物(wù)质的(de)5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释星系当中恒星运(yùn)动(dòng)所(suǒ)需要的暗物质比例是一(yī)致(zhì)的。这就(jiù)意(yì)味着。

用了(le)一(yī)个(gè)简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结(jié)果。而(ér)暗物质的(de)本质就是(shì)宇宙(zhòu)当中存在(zài)着(zhe)某种类(lèi)型的(de)粒子，它们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过(guò)引力(lì)来(lái)相(xiāng)互作用。所以如(rú)果能够找到这种粒子(zi)的存(cún)在(zài)，就相当(dāng)于找到(dào)了暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出(chū)了数十(shí)种的假想目(mù)标(biāo)，而要寻(xún)找这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实质性的发(fā)现(xiàn)，除(chú)了一个地(dì)方，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最大的(de)地学实验(yàn)室，这个(gè)实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高(gāo)的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻找暗物(wù)质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声(shēng)称观测到了某种信号(hào)。经过了(le)20多年的数据(jù)收集，人们发现了一(yī)个有趣(qù)的事情。探(tàn)测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然(rán)后在(zài)11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一样(yàng)。一些科学家认为这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是(shì)为(wèi)什么暗(àn)物(wù)质会产生(shēng)周期(qī)性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度(dù)围绕着(zhe)银河系(xì)进行移(yí)动，那(nà)么如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质存在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)，这意味(wèi)着我们也(yě)在以这样的速度在穿越着暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半(bàn)年的时间，地球围(wéi)绕太阳(yáng)的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河(hé)系的方(fāng)向(xiàng)是(shì)一致的(de)，而另外(wài)半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地(dì)球与太阳(yáng)的(de)方向(xiàng)正好(hǎo)达(dá)到(dào)完全一致(zhì)，这(zhè)是理(lǐ)论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢(màn)值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周(zhōu)期性信号。当然也(yě)可能有其他的(de)情况，造成这(zhè)种年度周(zhōu)期信(xìn)号(hào)的(de)差异也(yě)可(kě)能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山上的积(jī)雪，甚至连(lián)意大利(lì)游客的数(shù)量也符合这个周期的(de)规律。

所(suǒ)以(yǐ)，科学家(jiā)们又在(zài)南半球建立了(le)一个几乎相同的实幼儿园晨间谈话内容有哪些小班，幼儿园晨间谈话内容有哪些中班style='color: #ff0000; line-height: 24px;'>幼儿园晨间谈话内容有哪些小班，幼儿园晨间谈话内容有哪些中班(shí)验室，这(zhè)里的季节与之前的实验室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到(dào)相同的信号，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所存在的非常有力的(de)证据了(le)。但是由于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截(jié)至目前还(hái)无法提供相应的数据(jù)支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜(jìng)，这(zhè)台太空望(wàng)远镜叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远(yuǎn)镜(jìng)相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的(de)视(shì)野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太(tài)空望远镜其中一个(gè)关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森(sēn)斯特芬研究发(fā)现，如果暗物(wù)质存在，它们极(jí)有可(kě)能拥有另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神秘的效(xiào)应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞(dàn)生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化(huà)的一个重(zhòng)要因素。

如果(guǒ)这(zhè)一理论(lùn)得到进(jìn)一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中(zhōng)的暗物质会不会意味着人类并不孤单(dān)呢(ne)？或(huò)许在(zài)宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗(àn)物质正(zhèng)在通(tōng)过这样的效(xiào)应创(chuàng)造(zào)生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的大前提是要先找到暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不存在(zài)呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支(zhī)持是(shì)我更(gèng)新(xīn)的(de)动力！

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