宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为了寻(xún)找暗物(wù)质存在的证(zhèng)据，科学家们(men)在过(guò)去的几十年当中进行(xíng)了超过50次的长(zhǎng)期实(shí)验，但是却(què)没有发现任何的有效证据。除(chú)了一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一(yī)书中，埃(āi)萨克牛顿发表(biǎo)了万有(yǒu)引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年(nián)来，当(dāng)天文学家们发现某些天(tiān)体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异(yì)常，不符合万有引力定律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知的天(tiān)体(tǐ)通过(guò)引力在摄动(dòng)它的轨(guǐ)道(dào)。比如在(zài)1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星(xīng)运行轨(guǐ)道(dào)的异常，推算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的(de)存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王星的发现都是应用万有引力(lì)定律所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发现(xiàn)都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上升到星系或(h在职教育是什么意思，补充在职是什么意思uò)者是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗(fú)里茨兹威基(jī)正在(zài)研究和测量后发星系团(tuán)的(de)质量。这是一(yī)个由数千个星系所组成的(de)巨大星系(xì)团(tuán)，这些星(xīng)系被引力(lì)束(shù)缚在(zài)一(yī)起。测(cè)量星(xīng)系团的质量(liàng)一(yī)般(bān)会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当两种方(fāng)法结(jié)果一致，就可以确(què)定其质量的(de)范围(wéi)。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质量(liàng)"，需要的数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力(lì)学质量(liàng)的计算，是利用(yòng)光(guāng)谱(pǔ)红(hóng)移测量(liàng)星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星系(xì)团的(de)运动速度(dù)。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动力(lì)学(xué)质量(liàng)”竟(jìng)然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星系(xì)团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可见光的形(xíng)式(shì)所存在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在测量速度的(de)过程(chéng)中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星系(xì)的(de)速(sù)度(dù)比理论上(shàng)要(yào)快得(dé)多，按照牛顿的运动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠这些可见(jiàn)星系的质量所产生(shēng)的引力是无(wú)法将它们束缚在星系团内的，它(tā)们(men)早就(jiù)应该被抛(pāo)出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源(yuán)于某(mǒu)种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据此，兹维基(jī)提出了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸(xī)光、反(fǎn)射光，但是它们却(què)占据着宇宙(zhòu)中绝大部(bù)分的(de)质(zhì)量。只是当时的人们对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天(tiān)文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观测仙(xiān)女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论上(shàng)来说，距离中心越远的恒星在其(qí)轨道上的运行速度(dù)就会越慢。但是他们(men)观测(cè)的(de)结果却让人感到(dào)不可思议。

随(suí)着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当(dāng)中如(rú)果没有足(zú)够大(dà)的质量来吸(xī)引它们，这些外围的(de)恒星(xīng)早就被甩到宇宙在职教育是什么意思，补充在职是什么意思当中(zhōng)了。基于这种(zhǒng)现象，科学(xué)家(jiā)们会使(shǐ)用一种相对标(biāo)准的方法来解释暗物质的(de)存在，这种方法就(jiù)是测量星系(xì)当中气(qì)体在X轴上距离星系中(zhōng)心的(de)距离，以及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速(sù)度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科(kē)学(xué)家们通过射电(diàn)望远(yuǎn)镜测(cè)量(liàng)了距(jù)离星系中心更远距离(lí)的氢元素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛顿(dùn)的力(lì)学定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不例外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速(sù)度围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大于理论速度，那(nà)么产生以上这种向(xiàng)心加速度(dù)的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力效应将星(xīng)系聚集在(zài)了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的研(yán)究人(rén)员开始(shǐ)相信暗物(wù)质(zhì)的存在(zài)。科(kē)学家(jiā)根据星系外恒星轨道(dào)的(de)速度(dù)，估(gū)算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个星(xīng)系质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质(zhì)并不是唯一可以解释这个现象的(de)原因。在一项新的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力(lì)效(xiào)应(yīng)的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另(lìng)外，天(tiān)文学家还发现(xiàn)了一个反常的(de)星(xīng)系，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大约2.5亿光(guāng)年，大小和(hé)银河系不多，但是星系当中(zhōng)存在的恒星数量却只有银河系(xì)的千分(fēn)之一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星(xīng)系必须(xū)存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但是(shì)科(kē)学家们使(shǐ)用(yòng)最先进(jìn)的望(wàng)远镜(jìng)对其(qí)进行(xíng)了40个小时的(de)详(xiáng)细测量之后，发现星系中的恒星运动是可以(yǐ)用正常的物(wù)质和(hé)力学定(dìng)律来解释的。那么又有人(rén)提出，也许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近的(de)另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造(zào)成(chéng)这(zhè)些现象的(de)除了暗物(wù)质的假说之(zhī)外(wài)，另一种可(kě)能就是人类对引力(lì)的理(lǐ)解还不够全面(miàn)，引力很(hěn)可能在(zài)不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工作(zuò)方(fāng)式是不同的(de)，这(zhè)意味着(zhe)在行星系(xì)尺度中的天(tiān)体会沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解(jiě)的方式运动。但(dàn)是上升到(dào)星系和星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的(de)相(xiāng)互作(zuò)用则是不(bù)同的方式(shì)。对于在星系团(tuán)之间(jiān)的相互(hù)作用，科学家还引入了外部场效应(yīng)的概念(niàn)，指的(de)是(shì)在数(shù)百(bǎi)万光年的规(guī)模(mó)上，巨大的质量之间会产生(shēng)对彼此特(tè)殊的效果(guǒ)，这个理论叫做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立(lì)，这意味着我们(men)需要对现(xiàn)在(zài)的物(wù)理定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现也(yě)让很多人认为暗物(wù)质假说(shuō)理论就此终(zhōng)结(jié)。但是在宇宙当中还(hái)有关(guān)于暗(àn)物质存在的其他的(de)理论(lùn)证据，这些理论证据是蒙(méng)德理论所(suǒ)没(méi)法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹星系(xì)团，由(yóu)两个碰撞的(de)星系(xì)团所组成，类似这样(yàng)的星团，它们(men)大部分(fēn)的普通质(zhì)量都在星系的气(qì)体当中。当星团以1000万公里/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(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论上(shàng)，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分的质量将位于所(suǒ)有(yǒu)这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质量区(qū)域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜传回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照片，在照片(piàn)中我们可以明显地(dì)看(kàn)到很(hěn)多(duō)星系似乎(hū)被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了(le)什(shén)么问(wèn)题，而(ér)是这(zhè)样极遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大(dà)质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的(de)光(guāng)都发生(shēng)了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜(jìng)效(xiào)应(yīng)。这个巨大的天体可能(néng)是(shì)超大质(zhì)量的(de)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(fā)现(xiàn)它的大质量区域并不是在(zài)中间，而是在(zài)两侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方(fāng)法就是当(dāng)星团发(fā)生(shēng)全部的碰撞时(shí)，可被观测到的质量气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗(àn)物质则直接通过了这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引(yǐn)力(lì)透镜研究也被(bèi)认为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄今为止最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万年(nián)之后，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中了(le)。经(jīng)过(guò)了130多亿年(nián)之后，这(zhè)些光在宇宙空间背景上留下了各相同(tóng)性(xìng)的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的部分表示(shì)温(wēn)度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们(men)通(tōng)过对前景背景分离(lí)后(hòu)的二值图像进行连通域提取和(hé)标记(jì)之后(hòu)发现(xiàn)，如(rú)果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙(zhòu)微波(bō)背景(jǐng)辐(fú)射(shè)的(de)测量值，我们需要(yào)的暗物质大约是普通物质(zhì)的5倍。这个数字与解释星系(xì)当中恒星(xīng)运动所(suǒ)需要的暗物(wù)质比例是一(yī)致的。这就意(yì)味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不(bù)同(tóng)的观(guān)测结果。而暗物质的本(běn)质就(jiù)是宇(yǔ)宙当中存在着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子(zi)，它们(men)不参(cān)与任何其他(tā)的电磁作(zuò)用，只通过引力来相(xiāng)互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存(cún)在，就相(xiāng)当于找到了暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提(tí)出(chū)了数十种的假想目(mù)标，而要寻找这(zhè)些不同(tóng)的目(mù)标粒子所需要的(de)实(shí)验方式也不相同。在(zài)过去的几十(shí)年(nián)当中，人类为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规物质(zhì)相互(hù)作用(yòng)的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实(shí)质性的发现(xiàn)，除(chú)了一个(gè)地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏(cáng)着地球上最大(dà)的地(dì)学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒(lì)子的周(zhōu)期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学(xué)家声称(chēng)观(guān)测到了某种信号(hào)。经(jīng)过了(le)20多年的数据收集，人(rén)们发(fā)现了一(yī)个有趣的事(shì)情。探(tàn)测率会在每(měi)年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然(rán)后在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年当中每(měi)年(nián)都是一(yī)样。一(yī)些科学家认为这可能(néng)是(shì)人类发(fā)现暗物质的第一个直(zhí)接证据(jù)。

但是为(wèi)什(shén)么暗(àn)物质(zhì)会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速度围绕着(zhe)银河(hé)系(xì)进行移动，那么如果暗物质存在(zài)宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这(zhè)意味着我们也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物(wù)质流，这个过程中(zhōng)会产生相应的振荡，同时地球又(yòu)以30公(gōng)里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋(xuán)转。所以有半年(nián)的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳环绕银河系的(de)方(fāng)向是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的(de)时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达(dá)到完全一致(zhì)，这是(shì)理论(lùn)上地球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在(zài)11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是这并(bìng)不影响这(zhè)个理论(lùn)的(de)有(yǒu)效性。

因此科学家(jiā)认为(wèi)这可以(yǐ)用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其(qí)他(tā)的(de)情况，造成这种年度周期(qī)信号(hào)的差异(yì)也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的数(shù)量也符合这个周期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个(gè)几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相(xiāng)反，而在(zài)这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特(tè)征和第一个实验室是一样的。

因(yīn)此，如(rú)果(guǒ)在(zài)这里可(kě)以得到相同的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗物(wù)质所存(cún)在的非常有力的(de)证据(jù)了。但是由(yóu)于这(zhè)个实验室刚刚建成不(bù)久，所以截(jié)至目前(qián)还(hái)无法提供相应(yīng)的数据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜(jìng)，这台太空望远镜(jìng)叫做“南希(xī)格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的(de)宽(kuān)视场仪器提供的视(shì)野(yě)是(shì)哈勃(bó)红(hóng)外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个(gè)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，我们(men)只能拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室(shì)粒子天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研(yán)究发(fā)现，如果暗物质存在，它们极有可(kě)能(néng)拥有另一种神秘(mì)的效(xiào)应，这种暗物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命进化的一个重要因素。

如(rú)果这(zhè)一(yī)理论(lùn)得到(dào)进(jìn)一步的证实(shí)，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质会不会意味着人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇(yǔ)宙当(dāng)中某个角(jiǎo)落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通(tōng)过这样的效应创造生命。当然，这些推论(lùn)的(de)大前(qián)提是要先找到暗物质存(cún)在(zài)的实(shí)际证(zhèng)据(jù)。那(nà)么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质(zhì)到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的(de)支持(chí)是我更新的动力(lì)！

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