宇宙是“人为制造”的？为何会存在(zài)科学无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物质存(cún)在的(de)证(zhèng)据，科学家们在过去的(de)几(jǐ)十年(nián)当中进行了(le)超过50次的长期实验(yàn)，但是(shì)却没(méi)有发现(xiàn)任何(hé)的(de)有效(xiào)证据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自然哲学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了(le)宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家(jiā)们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他(tā)们就会知道(dào)，周围一(yī)定有未知的天体(tǐ)通过(guò)引力(lì)在摄动它的轨道(dào)。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通过天王星(xīng)运行轨道的异常，推算并且发现了海王(wáng)星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万有引(yǐn)力定(dìng)律所取得(dé)重大(dà)天文成就的例子。但是这(zhè)些发现都是在(zài)恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度当中，可当(dāng)我们(men)上升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变(biàn)得诡异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正(zhèng)在研究(jiū)和(hé)测量后发星系团的(de)质量。这是一个由数千个星系所(suǒ)组(zǔ)成的(de)巨(jù)大星系团，这些星系(xì)被(bèi)引力束(shù)缚在一起。测量(liàng)星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量一般会使用(yòng)到(dào)两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的数(shù)据(jù)是测量各个星(xīng)系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动(dòng)力(lì)学质量的计算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测量星系团(tuán)中的各个(gè)星系(xì)相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消失了，或者说这(zhè)99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速(sù)度(dù)的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很(hěn)多星系的(de)速度比(bǐ)理论上要快得多，按照(zhào)牛顿的(de)运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质量所产(chǎn)生的引力(lì)是无法将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系(xì)团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一(yī)种(zhǒng)神秘的(de)力量在起作用，这种力量(liàng)来源于(yú)某种隐形的物质(zhì)。

据此(cǐ)，兹维基提出了(le)这样部分(fēn)不可见的(de)暗质，它不发散光、吸(xī)光、反射光，但(dàn)是它们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝(jué)大部分的质量。只是当时的人们(men)对(duì)这样的一(yī)种说法不屑一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这(zhè)个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天文学(xué)家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距离中心越远的恒(héng)星(xīng)在(zài)其轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却让人感(gǎn)到(dào)不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速(sù)度几乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛(niú)顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙(zhòu)当中了(le)。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用一种(zhǒng)相对标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测量星系当中气(qì)体在(zài)X轴上距离星(xīng)系中心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的旋转速度(dù)。如果出现异常的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗物质的力量进(jìn)入(rù)其中(zhōng)。

于(yú)是(s倒装句是什么意思举例 语文，倒装句是什么意思举例hì)科学家们(men)通过射电望远镜测量了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不(bù)符合牛顿的(de)力学定律。我们的太阳(yáng)系也不(bù)例外，太阳系位于(yú)银河系(xì)的第三悬臂(bì)之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根据万(wàn)有引力定律进行计(jì)算，太阳系的运行速(sù)度应该是(shì)160千米/秒，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河(hé)系旋转，这个实(shí)际速度远远大(dà)于(yú)理论速度，那么产生(shēng)以(yǐ)上这种向心加速(sù)度的原因很(hěn)可能(néng)就是(shì)存在(zài)着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系(xì)聚集(jí)在了一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始(shǐ)，越来越多(duō)的研究人员开始相(xiāng)信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外(wài)恒星轨道(dào)的速度，估(gū)算在星系当中暗物质(zhì)的质(zhì)量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一(yī)可以解释这个现(xiàn)象的(de)原因(yīn)。在(zài)一项新(xīn)的研究当中，科学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也(yě)会出现(xiàn)速度上的微(wēi)小差异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发现了(le)一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当中存(cún)在的恒星数(shù)量却只(zhǐ)有银河系的千(qiān)分之一。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星系必(bì)须存在(zài)暗物质(zhì)，否则就会(huì)分崩离析。但是科学家们(men)使用最先(xiān)进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的物质和(hé)力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人(倒装句是什么意思举例 语文，倒装句是什么意思举例rén)提出，也(yě)许该星系的(de)暗物质，已经被附近的(de)另一个大星系剥离了。奇(qí)怪(guài)的(de)是(shì)，它的附近没有任何星系存在。造成这些(xiē)现象的除了暗物(wù)质的(de)假说(shuō)之外，另一种可能(néng)就是人类对引(yǐn)力的理(lǐ)解还不够全(quán)面，引力(lì)很可能在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作方(fāng)式是不同(tóng)的(de)，这意(yì)味着在行星系尺度中的(de)天体会沿着它们(men)的(de)轨道，按(àn)照我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之(zhī)间(jiān)的相互作用则是(shì)不同的方式。对(duì)于(yú)在星系团之间的(de)相互作用，科学(xué)家(jiā)还引(yǐn)入了外部场效应的概念，指的是(shì)在数百万光年(nián)的规模上(shàng)，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊的效(xiào)果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙德(dé)理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这意(yì)味着我们需要对现在的物理定律进行修(xiū)正(zhèng)，这些发现也让很多人认为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗物(wù)质存在的其(qí)他的(de)理论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法解(jiě)释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子(zi)弹星(xīng)系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星(xīng)系的气体当中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大(dà)部分的质量将位(wèi)于(yú)所有这些(xiē)气体所在的中间(jiān)区域。那么我们(men)通(tōng)过什么来(lái)验证它的(de)质量区域到底是(shì)不是集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中第一张(zhāng)全彩的高清照片，在照(zhào)片中(zhōng)我(wǒ)们可(kě)以明显地看到很多(duō)星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实(shí)这些(xiē)星系本身并不(bù)是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体(tǐ)和我们(men)地(dì)球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东(dōng)西的(de)引力，会使身后(hòu)更遥(yáo)远星系的光(guāng)都发(fā)生了扭曲。这个(gè)现象(xiàng)就是引力(lì)透镜效应。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测(cè)的(de)时候(hòu)，发现它的(de)大质量区(qū)域并不是(shì)在中间，而(ér)是在两侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗物质则(zé)直接通过了这个区域，并在两边(biān)形(xíng)成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星系团的(de)引力透镜(jìng)研究也被认(rèn)为(wèi)是暗物(wù)质存在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿(yì)年之后，这些光(guāng)在宇宙空间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性的微波辐射。其(qí)中红色(sè)的部分(fēn)表示温度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则表(biǎo)示相(xiāng)对较冷的区域(yù)，但实际上它们之(zhī)间的(de)温差只有万(wàn)分(fēn)之一。

科学家们(men)通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离后的二(èr)值图像(xiàng)进行连(lián)通域(yù)提(tí)取和标记(jì)之后发(fā)现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)没有暗物(wù)质，图形(xíng)看起来不(bù)应(yīng)该是这样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些峰值(zhí)的幅(fú)度会减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的暗物质大(dà)约是(shì)普(pǔ)通物质的(de)5倍(bèi)。这个数字与解释(shì)星(xīng)系当(dāng)中恒星运动所需要(yào)的暗物质比(bǐ)例(lì)是(shì)一致的。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了(le)一个简单的理论(lùn)框架，就很好(hǎo)地解(jiě)释了很多不同的观测(cè)结果。而暗物质的本(běn)质就是(shì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)存在(zài)着(zhe)某(mǒu)种类型(xíng)的(de)粒子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来相互作用。所以如果能够找到这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实(shí)际(jì)证(zhèng)据。这种粒(lì)子到底(dǐ)是什(shén)么？科学家(jiā)们已经提出(chū)了数(shù)十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需(xū)要的实验方式也(yě)不相同。在(zài)过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却(què)没有(yǒu)任何实质性的发现，除了一个(gè)地方，意大利的(de)格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球上最(zuì)大的地学实验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三(sān)层楼(lóu)高的探测器，一直致(zhì)力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学(xué)家声称观测到了某种信号。经过(guò)了20多(duō)年(nián)的数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月份达到(dào)峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在(zài)20年当中每年都是(shì)一(yī)样(yàng)。一些科学家认为(wèi)这可(kě)能是人(rén)类发现暗(àn)物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是为(wèi)什么(me)暗物质(zhì)会产生周期性(xìng)的年度信号呢？刚才我(wǒ)们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕(rào)着银(yín)河系进行(xíng)移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙(zhòu)当中，这意味(wèi)着(zhe)我们也在以这样的速(sù)度在穿越着暗物质(zhì)流，这(zhè)个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳(yáng)环(huán)绕(rào)银河系的方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而在(zài)11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳系相对银(yín)河系的平(píng)面呈现(xiàn)了60度的倾斜，但是(shì)这并不影响这个理论的(de)有效性。

因此(cǐ)科学家(jiā)认(rèn)为这可(kě)以(yǐ)用来解(jiě)释，研究人员们(men)所观(guān)测到(dào)的周期性信号。当然也可(kě)能有其(qí)他的情况，造成这种年度周期信号的(de)差异也可能是温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符合这(zhè)个周(zhōu)期的规律。

所以，科(kē)学家们又在南(nán)半球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室(shì)，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗物质流的运动(dòng)特征(zhēng)和(hé)第一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这里(lǐ)可以得(dé)到相(xiāng)同的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗物(wù)质所存在(zài)的非常有力的证据了。但是由于(yú)这(zhè)个实验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久，所以截(jié)至目前还无法(fǎ)提供(gōng)相应的(de)数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的(de)望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器(qì)提供的视野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的(de)100倍。南希(xī)格雷(léi)斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一(yī)个关键的用(yòng)途就是探(tàn)索(suǒ)暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于探(tàn)测的结(jié)果，我们只能拭(shì)目(mù)以待了。费米实(shí)验(yàn)室粒子(zi)天体物(wù)理(lǐ)中心的(de)科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存在(zài)，它们极有可能拥有另一(yī)种神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生(shēng)命的诞生，或(huò)者说是(shì)生命(mìng)进(jìn)化的一个重要因素(sù)。

如果这一理论得到进(jìn)一步的证实，那么(me)遍布宇宙当中(zhōng)的暗(àn)物质会不会意(yì)味(wèi)着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或(huò)许在(zài)宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正在通过这样的(de)效应创造生命(mìng)。当然，这(zhè)些推(tuī)论(lùn)的大(dà)前提是(shì)要先找到暗物(wù)质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你(nǐ)们觉(jué)得暗物(wù)质到(dào)底存不存在呢？喜欢(huān)请点赞，你的支持是我更(gèng)新的动力！

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