宇宙(zhòu)是“人为制造”的？为何会存在科学无(wú)法解释的(de)“暗(àn)物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为了(le)寻找暗(àn)物质(zhì)存(cún)在的证(zhèng)据，科学家(jiā)们在过去的几十(shí)年当中进行了(le)超(chāo)过(guò)50次的长期实(shí)验，但是(shì)却(què)没有发现任何的有(yǒu)效证据。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年(nián)出版的自然哲学数(shù)学(xué)原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动的(de)规律。往后的几百年来，当天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常，不符(fú)合(hé)万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天体通(tōng)过引力(lì)在摄动它的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒(lēi)维耶就通(tōng)过(guò)天王星运行轨道的异(yì)常，推算并且(qiě)发现了海王星的存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现都是(shì)应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得重大天文成就的(de)例子(zi)。但是这些发(fā)现都(dōu)是(shì)在恒星(xīng)系统(tǒng)的(de)尺度当中，可当我们上(shàng)升到(dào)星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基正在研究和测量后发星系(xì)团的(de)质(zhì)量(liàng)。这是一(yī)个(gè)由数千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大星系团，这些星系(xì)被引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一(yī)般(bān)会(huì)使用到两种方法，当两种方法结果一致(zhì)，就(jiù)可以确(què)定其质量(liàng)的范围(wéi)。

第一种是获得(dé)其(qí)"光度(dù)学的质量(liàng)"，需(xū)要的数(shù)据是测(cè)量各个星(xīng)系(xì)的(de)光度。

第二种是动力学质量的计算(suàn)，是利用(yòng)光谱(pǔ)红移测(cè)量(liàng)星(xīng)系团中(zhōng)的各个星系相(xiāng)对(duì)于(yú)星系团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质(zhì)量”竟然是“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的(de)质量消失了，或(huò)者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的(de)形式所存在，我们无法看(kàn)到(dào)。最诡异(yì)的(de)是(shì)，在测量(liàng)速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹威基(jī)发现(xiàn)谬赞是什么意思啊 缪赞和谬赞的区别是什么星(xīng)系团(tuán)中很多星(xīng)系的(de)速度比理论上要快得多，按(àn)照牛(niú)顿的运(yùn)动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生(shēng)的引(yǐn)力(lì)是(shì)无(wú)法将它们(men)束(shù)缚在星系团内的，它(tā)们(men)早就应(yīng)该被抛出星系(xì)团之外了，除(chú)非有一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部(bù)分(fēn)不(bù)可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部(bù)分的质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出(chū)现。天(tiān)文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特(tè)福特在(zài)观测仙(xiān)女座星(xīng)系(xì)中的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越(yuè)远(yuǎn)的恒星(xīng)在(zài)其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结(jié)果却让人(rén)感到(dào)不可思议。

随着与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒(héng)星的旋转速(sù)度几乎(hū)保持不变。可(kě)是根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的(de)质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早(zǎo)就被(bèi)甩到宇宙当中(zhōng)了(le)。基于这(zhè)种现象，科学家们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的方法来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系当中气体在(zài)X轴上距离星系中心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量(liàng)进入其(qí)中。

于是(shì)科(kē)学家们(men)通过射(shè)电(diàn)望远镜测量了距离星(xīng)系中心更远(yuǎn)距离的(de)氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力学(xué)定律。我们(men)的太(tài)阳系也(yě)不例外，太阳系(xì)位于银(yín)河系的第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光(guāng)年(nián)，根据万有引力(lì)定律(lǜ)进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是(shì)160千米/秒，但实(shí)际(jì)上，太阳(yáng)系正(zhèng)在(zài)以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原因很可能就是(shì)存在(zài)着(zhe)一种我们看不到(dào)的物质，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来越多(duō)的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可以解释(shì)这个现象(xiàng)的原因。在(zài)一项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也(yě)会出现速度上的(de)微小差异。另外，天(tiān)文学家还发现了一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系(xì)距(jù)离地球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银河系不多(duō)，但是星系当中存在的恒(héng)星数(shù)量却(què)只有(yǒu)银(yín)河系的千(qiān)分之一。

所以在理论(lùn)上(shàng)，该星系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进(jìn)行了40个(gè)小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定(dìng)律来解释(shì)的。那么(me)又有(yǒu)人提(tí)出(chū)，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有(yǒu)任(rèn)何(hé)星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质(zhì)的(de)假说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就(jiù)是人类对引力(lì)的理(lǐ)解还不够(gòu)全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中(谬赞是什么意思啊 缪赞和谬赞的区别是什么zhōng)的工作方式(shì)是不同的，这意(yì)味着在(zài)行(xíng)星(xīng)系尺度(dù)中的天体会沿着它(tā)们的轨道，按(àn)照我(wǒ)们所理解的方(fāng)式运动。但是上(shàng)升(shēng)到星系和(hé)星(xīng)团的(de)尺度，引力(lì)之间的相互作用则是不同(tóng)的(de)方式。对于在星系团(tuán)之(zhī)间的相互作(zuò)用，科学家还引入(rù)了外(wài)部场效应的概念，指(zhǐ)的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大(dà)的质量之(zhī)间会产生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德(dé)理论成(chéng)立，这意味着我们需(xū)要对现在的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很多人认(rèn)为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当中还有(yǒu)关于暗物质存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证据是蒙德理论所没法解释的“引力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的(de)星系团(tuán)所组成，类似这(zhè)样的(de)星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气体的(de)相互作用就会(huì)导致温度的急(jí)剧升高，速度(dù)大幅(fú)降低。所以在理论上，在碰撞之后，子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)大(dà)部(bù)分的(de)质量将位于所(suǒ)有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们(men)通过(guò)什么来(lái)验证它(tā)的质量(liàng)区域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太空望(wàng)远镜传回了宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全彩的高(gāo)清(qīng)照片，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真的(de)被扭曲了(le)，也不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥(yáo)远的天体和我们地球上的观(guān)测者之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的(de)东(dōng)西的(de)引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的(de)光都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效应。这个(gè)巨(jù)大的(de)天(tiān)体(tǐ)可能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗(àn)物质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子(zi)弹星(xīng)系团观测(cè)的(de)时候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就(jiù)是当星团发生(shēng)全部的碰撞(zhuàng)时，可被(bèi)观测到的质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边(biān)形成了(le)引力(lì)透镜。对子(zi)弹(dàn)星系团的引力透镜研(yán)究(jiū)也被认为是暗(àn)物(wù)质存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留(liú)下了(le)各(gè)相同(tóng)性的(de)微波(bō)辐(fú)射(shè)。其(qí)中红色的部(bù)分表示温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则(zé)表示相对(duì)较冷的区域，但实际上(shàng)它(tā)们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分离后的二值图(tú)像进行连通域提(tí)取和标记(jì)之后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不(bù)应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增(zēng)加，一些峰(fēng)值的(de)幅度(dù)会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背景辐(fú)射的(de)测量值，我们需要(yào)的暗(àn)物质大约是普通(tōng)物质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与解释(shì)星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需要的暗(àn)物质比例是(shì)一致(zhì)的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单(dān)的理论(lùn)框(kuāng)架，就(jiù)很好地解(jiě)释了很多不同的观测结(jié)果。而暗物(wù)质的本质就是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它们(men)不参与任何其他的(de)电(diàn)磁(cí)作用，只通过引力来相(xiāng)互作用(yòng)。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存(cún)在的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么(me)？科学家们已经提出了数(shù)十种的假想目(mù)标(biāo)，而要寻找这(zhè)些(xiē)不(bù)同的目标粒(lì)子(zi)所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为(wèi)了寻找这些看(kàn)不见、摸不(bù)到(dào)，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经进行了超过(guò)50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性的发现，除(chú)了一(yī)个地方(fāng)，意(yì)大利的格兰萨(sà)索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在山下1400米处的地(dì)下矿(kuàng)井(jǐng)当中，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三层(céng)楼(lóu)高的探测(cè)器(qì)，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经(jīng)过了20多年的(de)数据收集，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的(de)6月份(fèn)达到峰值，然(rán)后在11月降到最低(dī)，而(ér)且在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科(kē)学家认(rèn)为这可能是(shì)人类发现暗物(wù)质(zhì)的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周(zhōu)期性的年度(dù)信(xìn)号(hào)呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的速度(dù)围绕着银河系进行移动，那么(me)如果(guǒ)暗物质存在宇(yǔ)宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿(chuān)越着暗物质流，这个(gè)过(guò)程中会产生相应的振荡，同时(shí)地球又以30公(gōng)里/秒的(de)速度围绕太(tài)阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳(yáng)环绕银(yín)河(hé)系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方向(xiàng)正好达到完全一(yī)致，这是理论上(shàng)地球穿越(yuè)暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽管在实际(jì)的情况中，太阳系相对银河(hé)系的平(píng)面呈现了(le)60度的倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响(xiǎng)这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因此科(kē)学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人(rén)员们所观谬赞是什么意思啊 缪赞和谬赞的区别是什么测到的周期(qī)性信(xìn)号。当然也可能(néng)有其(qí)他的情况，造成这种年度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可能(néng)是温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的(de)水分、高山上的(de)积雪，甚(shèn)至连(lián)意(yì)大利游客的数(shù)量也(yě)符(fú)合这个周期(qī)的(de)规律。

所以，科学(xué)家们又(yòu)在南(nán)半球建立了一(yī)个(gè)几乎相同的实验(yàn)室，这里的季(jì)节与之(zhī)前的实验室正好相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流的运动(dòng)特征(zhēng)和第一个(gè)实(shí)验室是(shì)一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得(dé)到相同的信号，就(jiù)可(kě)以成(chéng)为(wèi)暗物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的证据了。但(dàn)是由于(yú)这个实验室(shì)刚刚(gāng)建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前(qián)还无法(fǎ)提(tí)供相(xiāng)应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜叫(jiào)做“南希(xī)格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对(duì)于探测的结果(guǒ)，我们(men)只能拭目(mù)以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质存在(zài)，它们极有可(kě)能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中(zhōng)生(shēng)命(mìng)的诞生(shēng)，或者(zhě)说是生(shēng)命(mìng)进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味(wèi)着人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物质(zhì)正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些(xiē)推论的大前提(tí)是(shì)要先找到暗物质存在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底(dǐ)存(cún)不存(cún)在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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