宇宙是“人为制造”的(de)？为何会(huì)存在科学(xué)无(wú)法解释的(de)“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类(lèi)为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的(de)证据，科(kē)学家们在(zài)过去的几十年当中进行(xíng)了(le)超过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发(fā)现任何的有效证据。除了一(yī)个地方(fāng)，在(zài)1687年出版的(de)自然(rán)哲学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体运动的(de)规律。往(wǎng)后(hòu)的几(jǐ)百年(nián)来，当天文学(xué)家们(men)发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常(cháng)，不符合(hé)万有引力定律的(de)时(shí)候，他们就会(huì)知道，周围一定(dìng)有未知的天体通过引力在摄(shè)动它的轨(guǐ)道。比如在1846年，奥(ào)本勒维耶(yé)就(jiù)通过天(tiān)王(wáng)星(xīng)运行(xíng)轨(guǐ)道的异常，推算并且发(f中考体育多少分满分2023，中考体育多少分及格ā)现(xiàn)了海王星的(de)存在(zài)。另外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用(yòng)万有引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大(dà)天(tiān)文成(chéng)就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是在恒星系统(tǒng)的尺(chǐ)度(dù)当中，可当(dāng)我们上升到星系或者是星团(tuán)的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家(jiā)弗(fú)里茨兹威基(jī)正在研究和测量后发(fā)星系团的质量(liàng)。这是(shì)一个由数(shù)千(qiān)个星系所(suǒ)组成的(de)巨大星(xīng)系团，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会(huì)使用到两(liǎng)种方法(fǎ)，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一致，就可以(yǐ)确定其质量(liàng)的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量(liàng)"，需(xū)要(yào)的(de)数据是测量各个星系的光度。

第二种是动(dòng)力学质量的计算(suàn)，是利用光谱红(hóng)移测量(liàng)星系团中的各(gè)个星系相(xiāng)对于星系团的(de)运动速(sù)度(dù)。当(dāng)测量结果出(chū)来之(zhī)后，兹威基彻(chè)底懵(měng)了，“动力学质量”竟然(rán)是“光度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着，后发座(zuò)星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说(shuō)这(zhè)99%的质(zhì)量(liàng)并(bìng)不以可(kě)见光(guāng)的形式(shì)所存在，我们(men)无(wú)法看到(dào)。最诡异的是(shì)，在测(cè)量(liàng)速(sù)度的(de)过程中，兹(zī)威基发现星系团(tuán)中很多星系的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛顿(dùn)的运动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量(liàng)所产生(shēng)的引力(lì)是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们早就应该被抛(pāo)出(chū)星系团之外了，除(chú)非(fēi)有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐(yǐn)形(xíng)的物质。

据此，兹维(wéi)基提出(chū)了这样部分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射(shè)光，但(dàn)是它们却(què)占据(jù)着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对这样的(de)一(yī)种说(shuō)法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物(wù)质”这个(gè)词(cí)才再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾(bīn)和(hé)肯特福特在观(guān)测仙女座(zuò)星系中的恒(héng)星(xīng)运(yùn)动。理论上来说，距离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在其轨道上的(de)运(yùn)行速度就会越慢。但是他们(men)观测的结果(guǒ)却让人感到不可思议(yì)。

随(suí)着与中心距离(lí)的增加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足够大(dà)的质量(liàng)来吸引它们，这些(xiē)外围的恒星早就被甩到宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)了。基(jī)于这种现象，科学(xué)家们会(huì)使(shǐ)用一种相对(duì)标(biāo)准的方法(fǎ)来(lái)解释暗物(wù)质的存在，这种方法就是测量星系当中气体(tǐ)在(zài)X轴上距离星系(xì)中心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现异(yì)常(cháng)的结果，就认为(wèi)是(shì)由暗(àn)物质的力量进入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们通(tōng)过射电(diàn)望(wàng)远(yuǎn)镜测量了(le)距离(lí)星系中心更远距(jù)离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速(sù)度并不符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳(yáng)系位于(yú)银河系的第三悬臂之(zhī)上，距离(lí)银河(hé)系中心(xīn)2.6万光年(nián)，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千(qiān)米/秒(miǎo)，但(dàn)实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速(sù)度围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远远大于理论(lùn)速度，那么产生以上这(zhè)种向心加速(sù)度的原因(yīn)很可能就(jiù)是存在着一(yī)种我们看不到的物质，是(shì)这(zhè)些暗物质(zhì)的引力效应(yīng)将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始(shǐ)，越(yuè)来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质(zhì)的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个(gè)星系(xì)质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释(shì)这个现象(xiàng)的原因。在(zài)一(yī)项新的研究当(dāng)中，科学(xué)家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引力效(xiào)应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的微小差异(yì)。另外，天(tiān)文学家(jiā)还发(fā)现了一个反常的星系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中(zhōng)存在(zài)的恒(héng)星数量(liàng)却只(zhǐ)有银河系的千分之一。

所(suǒ)以在(zài)理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则(zé)就会(huì)分崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们使用最先进的望(wàng)远镜(jìng)对其进行了(le)40个小时的(de)详细测(cè)量之后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用(yòng)正(zhèng)常的(de)物质(zhì)和力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人(rén)提(tí)出，也许该星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥(bō)离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的(de)除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另(lìng)一种可(kě)能就是人类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可能(néng)在不(bù)同尺度空(kōng)间(jiān)中的工(gōng)作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解的方式运动。但是上升到星系(xì)和星团(tuán)的(de)尺度，引力之间的(de)相互作用则是(shì)不同(tóng)的方式(shì)。对于在星系团之间(jiān)的(de)相互作用，科学(xué)家还引入(rù)了外部(bù)场(chǎng)效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在(zài)数百万光年的(de)规模上，巨(jù)大(dà)的质量之(zhī)间会产生对(duì)彼此特(tè)殊的效果(guǒ)，这(zhè)个理(lǐ)论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需(xū)要(yào)对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些(xiē)发现也(yě)让很多(duō)人(rén)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)质存(cún)在的其他的(de)理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子(zi)弹星系团，由两个碰撞的星系团所组(zǔ)成，类似这样(yàng)的星团，它们大部分的普通(tōng)质量都在星系的气(qì)体当中(zhōng)。当(dāng)星团(tuán)以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小时发生碰(pèng)撞的(de)时候，星(xīng)际气体(tǐ)的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大(dà)幅降低。所以在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们通过(guò)什(shén)么来验证它的质量区域到底是不是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当中(zhōng)第一(yī)张全彩(cǎi)的高(gāo)清照片，在(zài)照片中我们可以(yǐ)明(míng)显地看到很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸产生了(le)巨大的(de)形变。其实这些星系本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天体和我们地球上的观测者之间(jiān)。被(bèi)一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东西的(de)引(yǐn)力，会使身(shēn)后更遥(yáo)远(yuǎn)星系(xì)的光都发生了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大(dà)的(de)天体可能是(shì)超(chāo)大(dà)质量的黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人们(men)对子弹星系团观测的(de)时候，发现它的(de)大质量(liàng)区域并不是在中(zhōng)间(jiān)，而是在两侧。所以最好的(de)解释方法就是当星团(tuán)发生全部的碰撞时(shí)，可被观测(cè)到(dào)的质量气(qì)体(tǐ)被卡(kǎ)在(zài)了中(zhōng)间(jiān)，暗物(wù)质则直接通(tōng)过了(le)这个区域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的(de)迄(qì)今为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之(zhī)外，还(hái)有来自(zì)宇宙(zhòu)当中(zhōng)最古老(lǎo)的(de)光。从宇宙大(dà)爆炸开始，38万年之后，可见光(guāng)终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿越(yuè)在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性(xìng)的微(wēi)波辐射(shè)。其(qí)中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较(jiào)冷的区(qū)域(yù)，但(dàn)实际(jì)上它们(men)之(zhī)间(jiān)的温差只有万(wàn)分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对前(qián)景背景分离后的二值图像进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这(zhè)样(yàng)的(de)，而随着暗物(wù)质的增(zēng)加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需要的暗物(wù)质大约是普通(tōng)物质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比例是一致的(de)。这就意味(wèi)着。

用(y中考体育多少分满分2023，中考体育多少分及格òng)了(le)一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就是宇宙当(dāng)中存在(zài)着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何其他的电(diàn)磁作(zuò)用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来相互(hù)作用。所以(yǐ)如果能够(gòu)找到(dào)这(zhè)种粒(lì)子的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到(dào)了暗物质存(cún)在的实际(jì)证据。这种粒子(zi)到底是(shì)什么？科学(xué)家(jiā)们已经(jīng)提出(chū)了数十种的(de)假想目(mù)标，而要(yào)寻找(zhǎo)这些不同的目(mù)标粒(lì)子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸(mō)不到，几乎不会与(yǔ)常规物质相互(hù)作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经进行了超过50次(cì)的实(shí)验，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格(gé)兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下(xià)1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地(dì)球上(shàng)最大的地(dì)学实验室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里(lǐ)的科(kē)学家声称观测到了某种信号。经过(guò)了(le)20多年的数据收集，人们(men)发现(xiàn)了(le)一个有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会在(zài)每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一(yī)样。一(yī)些科学家认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的(de)第一个(gè)直接证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周期性的(de)年度(dù)信(xìn)号呢？刚才我们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度围绕着银河(hé)系进行(xíng)移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物质存在宇宙当中，这意味着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕银河系的(de)方(fāng)向是一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的(de)时(shí)候，地球与太阳的方向正好达到完全一致，这是(shì)理(lǐ)论(lùn)上地球穿越暗物(wù)质(zhì)流(liú)最快(kuài)的(de)时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽(jǐn)管在(zài)实际的情况(kuàng)中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平面(miàn)呈现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个(gè)理论的有效(xiào)性。

因(yīn)此科学(xué)家(jiā)认为这可以用来解(jiě)释，研究人员们所观(guān)测到的周期性(xìng)信号。当(dāng)然也(yě)可能有其他的情况，造(zào)成这种年(nián)度周期信号的差异也(yě)可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量(liàng)也(yě)符合这个周期的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一个几(jǐ)乎(hū)相同(tóng)的(de)实验室，这里的(de)季节与之前的实验室正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动(dòng)特征和第一个(gè)实验室是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如(rú)果在这里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所(suǒ)存在的非常有力(lì)的证据了。但(dàn)是(shì)由于这个实验室刚刚(gāng)建成不久，所以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一(yī)台新(xīn)的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它(tā)的宽视场仪器提(tí)供的视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希格(gé)雷(léi)斯罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用途(tú)就是(shì)探(tàn)索暗物质背(bèi)后的奥秘(mì)，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们(men)只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它(tā)们极(jí)有可能拥有(yǒu)另一种神秘(mì)的效应，这种暗物质(zhì)效应(yīng)，会支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一(yī)理论得到进一(yī)步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物(wù)质会不会意味(wèi)着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过(guò)这(zhè)样(yàng)的效应创造生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在的实际证据。那(nà)么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持(chí)是我(wǒ)更新的(de)动力！

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