宇宙是(shì)“人(rén)为制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无法解释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究(jiū)竟是什么？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科学家们在过(guò)去的几(jǐ)十年当中进(jìn)行了(le)超过50次的长期实(shí)验(yàn)，但是(shì)却没(méi)有发(fā)现任何的有效证(zhèng)据。除(chú)了一个(gè)地方(fāng)，在1687年出(chū)版的自然哲学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨克(kè)牛顿发表了(le)万有引力定律，它(tā)揭示了(le)宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几(jǐ)百年来，当天文(wén)学(xué)家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的时候(hòu)，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通(tōng)过天王(wáng)星运行轨道的异常(cháng)相对评价和绝对评价区别举例，相对评价和绝对评价区别举例现代教育技术，推算(suàn)并且发现了(le)海王星的存(cún)在。另外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星(xīng)的发(fā)现(xiàn)都是应用(yòng)万有引力(lì)定律所取(qǔ)得(dé)重大天文成(chéng)就(jiù)的(de)例子。但是这(zhè)些发(fā)现(xiàn)都是在恒(héng)星系统的尺(chǐ)度当(dāng)中，可当我们上升到(dào)星系或者是(shì)星团的(de)尺度，事情(qíng)就(jiù)开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞(ruì)士(shì)的(de)物理学家弗(fú)里茨兹威基正(zhèng)在(zài)研究和(hé)测量后发星系团的质量。这(zhè)是一个由数(shù)千个星系所组成的巨大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量(liàng)星(xīng)系团(tuán)的质(zhì)量(liàng)一般会使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第一种(zhǒng)是获得(dé)其"光度(dù)学的(de)质量"，需要(yào)的数据是测量各个星系的光度。

第二(相对评价和绝对评价区别举例，相对评价和绝对评价区别举例现代教育技术èr)种是动力学(xué)质量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星(xīng)系(xì)相对于星(xīng)系(xì)团的运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是(shì)“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失(shī)了，或者说这(zhè)99%的(de)质量并不以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(cè)量速度(dù)的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度比理论上要快得多(duō)，按照牛顿的(de)运动学(xué)定律，仅靠(kào)这些可见星(xīng)系的质量所产生(shēng)的引力是(shì)无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星系团(tuán)内的，它们早就应该(gāi)被抛(pāo)出星(xīng)系团之(zhī)外了(le)，除非有一种神秘(mì)的力量在起作用，这种力量(liàng)来源(yuán)于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出了(le)这(zhè)样部分不可(kě)见(jiàn)的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据(jù)着宇宙中绝(jué)大部(bù)分的(de)质量(liàng)。只是当(dāng)时的(de)人们对这样的一种说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到40年之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯(kěn)特(tè)福(fú)特(tè)在观测仙女座(zuò)星(xīng)系中的恒(héng)星运动(dòng)。理论上来说，距(jù)离中心(xīn)越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会(huì)越慢(màn)。但是他们观测的(de)结果(guǒ)却让人感到不可(kě)思议。

随着与中(zhōng)心距离的(de)增加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不变。可(kě)是根(gēn)据(jù)牛顿的万有引力定律(lǜ)，在星(xīng)系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸(xī)引它们，这些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基(jī)于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学(xué)家(jiā)们(men)会使用一(yī)种相对(duì)标准(zhǔn)的方法来解释暗(àn)物质的存在，这种方法就是测(cè)量星系当(dāng)中气(qì)体(tǐ)在X轴上距离(lí)星(xīng)系中心(xīn)的(de)距离，以及在Y轴(zhóu)上气体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出(chū)现异常的(de)结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜测量了距离星系(xì)中心更远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太阳(yáng)系的(de)运行速度应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳系(xì)正在以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个(gè)实际(jì)速度远远(yuǎn)大于(yú)理(lǐ)论(lùn)速度，那(nà)么产生以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速(sù)度的原因很(hěn)可能(néng)就是存在着(zhe)一种我们看不到的(de)物(wù)质，是这(zhè)些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一起(qǐ)。

也是从(cóng)这时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个(gè)现象(xiàng)的原因。在(zài)一(yī)项新的(de)研究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力效应(yīng)的(de)遥远恒(héng)星之(zhī)间，也(yě)会出(chū)现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天文学家还发现(xiàn)了(le)一(yī)个反常的星系(相对评价和绝对评价区别举例，相对评价和绝对评价区别举例现代教育技术xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中(zhōng)存在的恒(héng)星数量却只(zhǐ)有银河系的千分之一(yī)。

所以在理(lǐ)论上，该星系必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则(zé)就会分崩离析。但是科学(xué)家们(men)使用最先(xiān)进的望(wàng)远(yuǎn)镜对(duì)其进(jìn)行了40个小时的详细测(cè)量之后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定(dìng)律来解(jiě)释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出(chū)，也(yě)许该(gāi)星系的(de)暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另一个(gè)大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星(xīng)系存在。造成这(zhè)些(xiē)现(xiàn)象(xiàng)的除了暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力(lì)的理解(jiě)还不(bù)够全(quán)面，引力很可(kě)能在(zài)不(bù)同尺度空间中的工作方式是不同的，这意(yì)味着(zhe)在行星系(xì)尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理解(jiě)的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的相互作用则是不同的方(fāng)式。对于在星系团(tuán)之间的(de)相互作(zuò)用，科(kē)学家(jiā)还引入了外部场效应的(de)概念，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大(dà)的质量之(zhī)间会产生对彼此特(tè)殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味(wèi)着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终结。但是在宇宙当(dāng)中还(hái)有关于暗物质(zhì)存在的其他的理论证据，这些理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没(méi)法解释的“引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰撞的星系(xì)团所组(zǔ)成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量都在星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星团以1000万(wàn)公里/小时发(fā)生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气(qì)体的相互作用就会(huì)导致温度的急剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团大部分(fēn)的质量将位(wèi)于所有这些(xiē)气(qì)体所在的中间(jiān)区域(yù)。那么我(wǒ)们(men)通(tōng)过什么来验(yàn)证它的(de)质量区域到底是(shì)不是集中在中(zhōng)间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片，在照片中我们可以明显地看到(dào)很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其实这些(xiē)星(xīng)系本身并(bìng)不是真的被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是这样极(jí)遥远的天(tiān)体和我们地球上的观测(cè)者之间。被一个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜效应。这(zhè)个巨大的(de)天(tiān)体可能是超大质量(liàng)的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们(men)对子弹星系团(tuán)观测的时(shí)候，发现它(tā)的大质(zhì)量区(qū)域并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方(fāng)法就是(shì)当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观测(cè)到的质(zhì)量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通(tōng)过(guò)了这个区域，并在两边形成了引力(lì)透镜。对子弹(dàn)星(xīng)系团的引力(lì)透镜研(yán)究也被(bèi)认(rèn)为(wèi)是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的(de)理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光终于可(kě)以畅(chàng)通无(wú)阻地穿越在宇宙当(dāng)中了(le)。经过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留下(xià)了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部(bù)分表示温度较高的(de)区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万(wàn)分之一。

科(kē)学家(jiā)们通过对(duì)前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗(àn)物质，图形(xíng)看起(qǐ)来(lái)不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我(wǒ)们(men)需要的(de)暗物质大约是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解(jiě)释(shì)星系当中恒(héng)星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好地解(jiě)释了(le)很多(duō)不同的观测结果。而暗物(wù)质(zhì)的本(běn)质(zhì)就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的(de)粒子(zi)，它们不参与(yǔ)任何其他的电(diàn)磁作用，只通过引力来(lái)相互(hù)作用(yòng)。所以(yǐ)如(rú)果能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗物质存在(zài)的(de)实际证据。这种(zhǒng)粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经(jīng)提(tí)出(chū)了(le)数十种的假想目标，而要(yào)寻找这些不同的目标粒子所需要(yào)的(de)实验(yàn)方(fāng)式(shì)也不相同。在过(guò)去的几十年(nián)当中(zhōng)，人类为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常(cháng)规物(wù)质相互作用的(de)“暗(àn)物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的(de)实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了(le)一(yī)个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山脉(mài)。

在(zài)山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒(lì)子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来(lái)，这里的科学家(jiā)声称观测(cè)到了某(mǒu)种(zhǒng)信号。经过了20多年的数(shù)据收(shōu)集，人(rén)们发现了一(yī)个(gè)有(yǒu)趣(qù)的事情。探测率会在(zài)每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后(hòu)在11月(yuè)降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学(xué)家认(rèn)为这可能是人类发现暗物质的第(dì)一个直接证据。

但是为什么(me)暗物(wù)质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系(xì)正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的速度围绕着银河系(xì)进行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在(zài)穿越着暗(àn)物质流(liú)，这个过程中会产生相应的振(zhèn)荡，同(tóng)时地球又(yòu)以30公里/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋转。所以有半年的(de)时(shí)间(jiān)，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的(de)方向是一致(zhì)的，而另外半(bàn)年(nián)则与之相反。

而(ér)在6月份的时(shí)候，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正(zhèng)好达到完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗(àn)物质(zhì)流(liú)最快的(de)时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并(bìng)不影响这个理论的有(yǒu)效(xiào)性。

因此科学家认(rèn)为这可以用来解释，研究人员们所(suǒ)观测(cè)到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种年(nián)度周(zhōu)期信号(hào)的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中(zhōng)的水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至(zhì)连意(yì)大利(lì)游客的(de)数(shù)量也符合(hé)这个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里的(de)季(jì)节与之前的实验室正(zhèng)好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特(tè)征和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以(yǐ)得到相同(tóng)的信号，就(jiù)可以成为暗物质所存(cún)在的非(fēi)常(cháng)有力(lì)的证(zhèng)据了。但是由(yóu)于(yú)这(zhè)个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截(jié)至目前(qián)还无(wú)法提(tí)供(gōng)相应的(de)数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这(zhè)台太空望远镜叫(jiào)做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主(zhǔ)镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望(wàng)远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽视(shì)场仪(yí)器提供的视(shì)野是哈勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格(gé)雷斯罗曼(màn)太空望远镜(jìng)其中(zhōng)一个(gè)关键(jiàn)的用途(tú)就是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们(men)极有(yǒu)可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命进(jìn)化的一(yī)个(gè)重要因素(sù)。

如果(guǒ)这一(yī)理论得到进一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不(bù)会意(yì)味着人(rén)类并不(bù)孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗(àn)物质正在通过(guò)这样(yàng)的(de)效应创造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提(tí)是(shì)要先找到暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质到(dào)底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是(shì)我更新的动(dòng)力(lì)！

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