宇宙(zhòu)是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究(jiū)竟是(shì)什(shén)么？人类为了寻(xún)找暗物质存(cún)在的证据，科(kē)学家们在过(guò)去的(de)几十年当中(zhōng)进行了(le)超过(guò)50次的长期(qī)实(shí)验(yàn)，但是却没有发现任(rèn)何(hé)的有效(xiào)证(zhèng)据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的(de)自(zì)然哲学(xué)数学原理一书(shū)中(zhōng)，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了(le)宇宙中天体运动的规律。往后(hòu)的几百年(nián)来，当天(tiān)文学家们发现某些天体运行(xíng)轨道出(chū)现异常，不(bù)符(fú)合万有引力定律的时候，他(tā)们就(jiù)会(huì)知道，周(zhōu)围一定(dìng)有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力(lì)在摄(shè)动它(tā)的轨道。比如(rú)在(zài)1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就(jiù)通过天王星运行轨道的(de)异常，推算并且发现(xiàn)了(le)海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都(dōu)是应(yīng)用(yòng)万(wàn)有引力定律所取(qǔ)得重大(dà)天文成(chéng)就的(de)例子。但是这(zhè)些发(fā)现(xiàn)都是(shì)在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上(shàng)升到星(xīng)系(xì)或者是星团的尺度(dù)，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究和测量后发星系(xì)团的质量。这(zhè)是(shì)一(yī)个由数千(qiān)个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大星系团，这些(xiē)星系(xì)被引力束缚在一起(qǐ)。测量星系(xì)团的质量(liàng)一般会使(shǐ)用到(dào)两(liǎng)种方法，当两种方法结果(guǒ)一致，就可以确定(dìng)其质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算，是利用光谱红移测量星系(xì)团中的(de)各个星系相对(duì)于星系团(tuán)的运(yùn)动速(sù)度(dù)。当测量结果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发座星系团有99%的(de)质量消失了(le)，或(huò)者(zhě)说这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们(men)无法看到。最诡异的是(shì)，在(zài)测量速(sù)度的过(guò)程中，兹威基发现星(xīng)系团中很(hěn)多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按(àn)照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可(kě)见(jiàn)星系的(de)质量所(suǒ)产(chǎn)生的(de)引力(lì)是无法(fǎ)将它们(men)束缚在(zài)星系(xì)团(tuán)内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团(tuán)之外了，除非有一种神秘的(de)力量(liàng)在起作用，这种力(lì)量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基提出了(le)这样部分(fēn)不可见的暗质(zhì)，它不发(fā)散光、吸(xī)光、反射光，但是(shì)它们(men)却(què)占据着宇宙中绝大部(bù)分的质量。只是(shì)当时的(de)人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天(tiān)文(wén)学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测(cè)仙女座(zuò)星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上(shàng)的运行(xíng)速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观(guān)测的(de)结(jié)果却让(ràng)人感到不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根(gēn)据牛(niú)顿的万有引力定律，在(zài)星系(xì)当中如果没(méi)有足够(gòu)大的质量(liàng)来(lái)吸(xī)引它(tā)们，这些外围的(de)恒星(xīng)早(zǎo)就被甩(shuǎi)到(dào)宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基于这种现象，科学家们会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准的(de)方(fāng)法来解释(shì)暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在(zài)X轴上距离星系(xì)中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转速度。如(rú)果(guǒ)出现异常的结(jié)果，就认为是由暗(àn)物质的力量进入其中。

于是科学家们(men)通(tōng)过射电(diàn)望远镜测量(liàng)了距(jù)离星系中(zhōng)心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符合牛顿的(de)力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银河系(xì)的第三悬臂之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引(yǐn)力(lì)定律进行(xíng)计算，太阳系的运行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳(yáng)系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个(gè)实际速度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么产(chǎn)生以上这种(zhǒng)向心(xīn)加速度的原(yuán)因很在职教育是什么意思，补充在职是什么意思可(kě)能就是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的(de)引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是从这(zhè)时开始，越(yuè)来越多的研究(jiū)人员开始相信暗物质的(de)存在。科(kē)学(xué)家(jiā)根据星系外恒星(xīng)轨道的(de)速(sù)度，估算(suàn)在星系当中暗(àn)物质(zhì)的质量占整个(gè)星系(xì)质(zhì)量的85%。但是，暗物质(zhì)并(bìng)不(bù)是唯一可以(yǐ)解释(shì)这(zhè)个现象的原因。在一(yī)项新的研(yán)究当中，科(kē)学(xué)家们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也会出现速度(dù)上(shàng)的微小差异。另(lìng)外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地(dì)球大约(yuē)2.5亿光年(nián)，大(dà)小和银河系(xì)不(bù)多，但是星系当中存(cún)在的恒星数(shù)量却只有银(yín)河系(xì)的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以在理论上，该星(xīng)系必(bì)须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用(yòng)最(zuì)先进的(de)望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细测(cè)量(liàng)之后，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物(wù)质和力(lì)学定律来解释的(d在职教育是什么意思，补充在职是什么意思e)。那(nà)么又有(yǒu)人提出，也许该星系的(de)暗(àn)物质，已经被(bèi)附近的另一个(gè)大星系剥(bō)离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存在(zài)。造成(chéng)这些现象的除(chú)了暗(àn)物质(zhì)的(de)假说之外，另一种可能就(jiù)是人(rén)类(lèi)对引力(lì)的(de)理解还(hái)不够全(quán)面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺度空间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味着在行星(xīng)系尺(chǐ)度中的天体会沿着它们的轨道(dào)，按照我们所理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式(shì)。对于在星(xīng)系团之(zhī)间(jiān)的相(xiāng)互作用，科(kē)学家(jiā)还引入了外部(bù)场(chǎng)效(xiào)应(yīng)的概念，指的是(shì)在数百万光(guāng)年的规模(mó)上，巨(jù)大(dà)的质(zhì)量之间会产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这意味着我们需要对现在的物理(lǐ)定律进(jìn)行修正，这些发现也让很多(duō)人认为暗物质假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质(zhì)存在的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离为37亿光年的(de)子弹星系(xì)团，由两个(gè)碰撞(zhuàng)的星系(xì)团所(suǒ)组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团，它们(men)大部分的普通质量都(dōu)在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/小时(shí)发(fā)生碰(pèng)撞(zhuàng)的(de)时候，星(xīng)际气(qì)体的相互作用就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的(de)质(zhì)量将位于所有这些气(qì)体所在的中间(jiān)区域。那么我们通过什么来验证它的质量区(qū)域(yù)到底是不是集中在(zài)中间(jiān)呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空(kōng)望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当(dāng)中第一(yī)张全(quán)彩的高清照(zhào)片，在照片(在职教育是什么意思，补充在职是什么意思piàn)中(zhōng)我们可(kě)以明显(xiǎn)地(dì)看(kàn)到(dào)很多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生(shēng)了巨大(dà)的形变(biàn)。其实这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了，也不是韦伯望远镜出(chū)了什么(me)问题，而(ér)是这样极遥远(yuǎn)的天(tiān)体和我们地球(qiú)上的观测者之间。被一个质(zhì)量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的(de)引(yǐn)力(lì)，会使身后更遥远星系的光(guāng)都发(fā)生了(le)扭(niǔ)曲。这(zhè)个(gè)现象就是(shì)引力(lì)透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨大的天体可能是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以当人(rén)们对子弹星系团观测的时候，发现(xiàn)它的大(dà)质(zhì)量区域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是(shì)在两侧。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方(fāng)法就是当星团发生(shēng)全(quán)部的碰(pèng)撞时，可被(bèi)观(guān)测(cè)到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了(le)这(zhè)个区(qū)域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究也被(bèi)认(rèn)为(wèi)是(shì)暗(àn)物质存在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之(zhī)外，还有来自(zì)宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万(wàn)年之后，可见光(guāng)终(zhōng)于可以畅通无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光(guāng)在宇宙空间(jiān)背(bèi)景上留下了(le)各相同性的微波辐(fú)射(shè)。其中红色的部分表示温度较高(gāo)的区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对较冷(lěng)的区域(yù)，但实际(jì)上它们之间的温差只(zhǐ)有万分之(zhī)一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分(fēn)离(lí)后的(de)二值图像进(jìn)行连通域提取和标记之后(hòu)发(fā)现，如果宇宙当中(zhōng)没有暗物质，图形看(kàn)起来不(bù)应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的(de)增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微(wēi)波背(bèi)景辐射的(de)测量(liàng)值，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单(dān)的理论(lùn)框架，就很(hěn)好地解释了(le)很多不(bù)同的观测(cè)结(jié)果。而暗物(wù)质的本质就是宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的粒子，它们不参与任(rèn)何其他(tā)的电(diàn)磁作用，只通(tōng)过引力来相互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存(cún)在的实际证据。这种粒(lì)子到底是什(shén)么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒(lì)子所(suǒ)需要的实验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年当(dāng)中，人类(lèi)为了(le)寻找(zhǎo)这些看不(bù)见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎(hū)不(bù)会与常规物(wù)质相(xiāng)互作用的“暗物质”，科学家们已经进(jìn)行了超过(guò)50次(cì)的实验(yàn)，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除(chú)了一(yī)个地(dì)方，意大(dà)利的格兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上(shàng)最大的地(dì)学实(shí)验(yàn)室，这个实验(yàn)室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼(lóu)高的探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻(xún)找暗(àn)物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自(zì)1997年以来，这里的(de)科学家声(shēng)称观测到(dào)了某种(zhǒng)信号。经过了20多(duō)年的数据收集，人们(men)发(fā)现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份达(dá)到峰值，然后在11月降到(dào)最低(dī)，而且在(zài)20年(nián)当中每(měi)年都是一样。一些科学家(jiā)认为这(zhè)可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么暗(àn)物(wù)质会产(chǎn)生周期(qī)性的(de)年(nián)度(dù)信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳系正(zhèng)在以220公里(lǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银河系进行移(yí)动(dòng)，那么(me)如果暗(àn)物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们(men)也在(zài)以这样的速(sù)度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过(guò)程中会产生(shēng)相应的(de)振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕(rào)太阳进行(xíng)旋转。所以有(yǒu)半年的(de)时(shí)间(jiān)，地球围绕(rào)太阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银河系(xì)的方向是一致(zhì)的，而(ér)另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论(lùn)上(shàng)地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段(duàn)。而在11月份，又恰好(hǎo)达(dá)到了最慢值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相对银河系的(de)平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是(shì)这并不(bù)影响这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解(jiě)释，研究(jiū)人员(yuán)们(men)所观测到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期信(xìn)号的差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的(de)积(jī)雪，甚至(zhì)连(lián)意大利游客(kè)的数量也符合(hé)这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这里的季(jì)节(jié)与之前(qián)的实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在(zài)这里，地球穿过(guò)暗物质流的(de)运动特征和第一(yī)个实验室是一样的(de)。

因此，如(rú)果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成(chéng)为(wèi)暗(àn)物(wù)质(zhì)所存在的非(fēi)常有力(lì)的证(zhèng)据了。但是由于这(zhè)个实(shí)验室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年(nián)，NASA将(jiāng)会发射(shè)一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希(xī)格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视(shì)场仪器提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天体物理中(zhōng)心(xīn)的(de)科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)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，那么遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗物质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过(guò)这(zhè)样的效(xiào)应(yīng)创造(zào)生命。当然，这些推论的大(dà)前提是要先找(zhǎo)到(dào)暗物(wù)质(zhì)存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支(zhī)持是我(wǒ)更新的动力！

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