宇宙是“人为(wèi)制造(zào)”的？为何(hé)会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人类为了寻找暗物质存在的证据，科学家们在过去的(de)几十年当(dāng)中(zhōng)进行了超过50次的长(zhǎng)期(qī)实验(yàn)，但是却没有发现任何的有效证据。除(chú)了一个地方，在1687年(nián)出(chū)版的自然(rán)哲学(xué)数学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力(lì)定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运(yùn)动的规(guī)律。往后的几百(bǎi)年来，当天(tiān)文(wén)学(xué)家们发现某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万(wàn)有引(yǐn)力(lì)定律的(de)时(shí)候，他们(men)就(jiù)会知道，周围(wéi)一(yī)定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶(yé)就(jiù)通过天王星运行轨道的异(yì)常，推算并(bìng)且发(fā)现(xiàn)了(le)海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的发现都是应用万(wàn)有引力定律所取得重大天文成就的例子。但(dàn)是(shì)这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们(men)上升(shēng)到星(xīng)系(xì)或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得(dé)诡异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹威基正在(zài)研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这是一个由(yóu)数(shù)千个星系所组(zǔ)成的巨(jù)大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量"，需(xū)要的(de)数据是测量各个星系的光度(dù)。

第二(èr)种是动力学(xué)质量的计算，是(shì)利用光(guāng)谱红移测量星(xīng)系团中的各个(gè)星系相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可见(jiàn)光(guāng)的(de)形(xíng)式(shì)所存在，我(wǒ)们无法(fǎ)看(kàn)到(dào)。最(zuì)诡异(yì)的(de)是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团(tuán)中很多星(xīng)系的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系的质量所产生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系团内(nèi)的(de)，它们(men)早就(jiù)应(yīng)该被抛出星系(xì)团之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的力(lì)量在(zài)起(qǐ)作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种隐形的物质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出(chū)了这样部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它们却(què)占据着(zhe)宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是(shì)当时的人们对(duì)这样的一种说法不屑一(yī)顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物(wù)质”这个(gè)词(cí)才(cái)再(zài)一(yī)次出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测(cè)仙女座星系中的恒星运动(dòng)。理(lǐ)论(lùn)上(shàng)来说(shuō)，距离中心越远的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢(màn)。但(dàn)是(shì)他们观测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星(xīng)的旋转速(sù)度几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是根据牛(niú)顿的万有引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中如果没有(yǒu)足够大的质(zhì)量来吸(xī)引它们，这(zhè)些外围的(de)恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇(yǔ)宙当中了。基于这种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用一种相对标准(zhǔn)的(de)方法(fǎ)来解释暗物(wù)质的(de)存在(zài)，这种方(fāng)法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于(yú)是(shì)科学(xué)家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量了(le)距离星系(xì)中心(xīn)更远距离的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋转速度并不符合牛(niú)顿的力学(xué)定律。我们(men)的太阳(yáng)系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离(lí)银(yín)河系中心2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太阳系(xì)的运(yùn)造梦西游3宠物技能几级领悟行速度应(yīng)该是160千米/秒，但(dàn)实(shí)际(jì)上(shàng)，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋转，这(zhè)个实(shí)际(jì)速(sù)度远远大于(yú)理论速度，那么(me)产生以上这(zhè)种向心加速(sù)度的原因(yīn)很可(kě)能就是(shì)存在着一种我们看不到(dào)的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应(yīng)将(jiāng)星系(xì)聚集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从这时开始，越来越多的研究人(rén)员(yuán)开始相信暗(àn)物质的存在(zài)。科学家根据星系外恒(héng)星(xīng)轨道的速度，估算在星(xīng)系(xì)当中(zhōng)暗(àn)物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但是，暗物(wù)质并不是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个(gè)现象的(de)原因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没(méi)有引力(lì)效应的(de)遥远恒星之间(jiān)，也会出(chū)现(xiàn)速度上的微小差异。另(lìng)外(wài)，天(tiān)文学家还发现了一个反常(cháng)的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个(gè)星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系(xì)不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数量却(què)只有银河系的千分(fēn)之一。造梦西游3宠物技能几级领悟

所以在理论上，该(gāi)星系(xì)必须存在暗物质，否则就会(huì)分(fēn)崩(bēng)离(lí)析。但是科学家们使用最(zuì)先进的望远(yuǎn)镜对其(qí)进行了(le)40个小时的详(xiáng)细测(cè)量之后(hòu)，发(fā)现星(xīng)系中(zhōng)的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用(yòng)正(zhèng)常的物质和力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出(chū)，也许该星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另一个大星系剥离了(le)。奇怪的是，它的附近没(méi)有任何星(xīng)系存在。造成这(zhè)些现象的除了暗物(wù)质的假(jiǎ)说之外(wài)，另一种可能(néng)就是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引(yǐn)力(lì)很可能在不同尺(chǐ)度空间中的(de)工(gōng)作方式(shì)是(shì)不同(tóng)的(de)，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按(àn)照我们所理(lǐ)解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升到星系和(hé)星团(tuán)的尺度(dù)，引力之(zhī)间(jiān)的相互作用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还(hái)引入了外部场效应的概念(niàn)，指的是在数百万(wàn)光年(nián)的(de)规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对(duì)彼此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论(lùn)。如果MOND蒙德理论成(chéng)立，这意味着(zhe)我们需(xū)要对(duì)现(xiàn)在的物理定律进行修(xiū)正，这(zhè)些发现也让很多人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是(shì)在宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据，这些(xiē)理(lǐ)论证据是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离(lí)为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的(de)星系团所组成，类似(shì)这样的(de)星(xīng)团，它(tā)们大部分的普通质量(liàng)都在星系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际(jì)气体的相互(hù)作(zuò)用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部分的(de)质(zhì)量将位于所(suǒ)有这些气体所在的中(zhōng)间(jiān)区(qū)域。那么我(wǒ)们(men)通过(guò)什么(me)来验证它的质量(liàng)区域(yù)到底是(shì)不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传(chuán)回(huí)了宇宙当中第(dì)一张全彩的高清照片，在(zài)照片中我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸(shēn)产生了巨(jù)大的形变。其实(shí)这些星系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不是韦伯(bó)望远镜出了什么问题(tí)，而是这(zhè)样极遥远的天体和我(wǒ)们地球上的观测者之(zhī)间。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大的(de)天(tiān)体遮挡(dǎng)，这个超大质量的(de)东(dōng)西的引力，会使身后更遥远星(xīng)系的(de)光都(dōu)发生(shēng)了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的天体可能(néng)是超大(dà)质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的时候，发(fā)现它的大(dà)质(zhì)量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好的(de)解(jiě)释方(fāng)法就是(shì)当星团发生全部的(de)碰撞时，可被观(guān)测到(dào)的(de)质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中间，暗物质则直(zhí)接通过了这个(gè)区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄今(jīn)为止最(zuì)好(hǎo)的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外，还有来自(zì)宇(yǔ)宙当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光(guāng)在(zài)宇(yǔ)宙空间(jiān)背(bèi)景上留(liú)下了各(gè)相同性的(de)微波辐射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间(jiān)的温差(chà)只有(yǒu)万分之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后(hòu)的(de)二(èr)值图(tú)像进行连(lián)通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应(yīng)该是这样的，而随着(zhe)暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰值(zhí)的(de)幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波背景辐射的测(cè)量值，我们需要的暗物质(zhì)大约(yuē)是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中恒(héng)星运动所需(xū)要的暗物质比例是(shì)一致的。这就意(yì)味着。

用了一个(gè)简单(dān)的(de)理(lǐ)论框(kuāng)架，就很好(hǎo)地(dì)解释(shì)了很(hěn)多(duō)不同(tóng)的观测结果。而暗物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过引力来相互作用(yòng)。所以(yǐ)如果(guǒ)能够找到(dào)这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学家们已经提(tí)出了数(shù)十(shí)种(zhǒng)的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要(yào)寻找这些不同(tóng)的目(mù)标粒子所需要(yào)的实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在(zài)过去(qù)的几十(shí)年当中，人(rén)类(lèi)为了寻(xún)找这(zhè)些看不见、摸不(bù)到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已(yǐ)经(jīng)进(jìn)行了超过50次(cì)的(de)实验(yàn)，却没有任何(hé)实(shí)质(zhì)性(xìng)的发现(xiàn)，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着地球(qiú)上(shàng)最大的(de)地学(xué)实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高(gāo)的探(tàn)测器，一直致力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的(de)科(kē)学(xué)家(jiā)声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年的数(shù)据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年都(dōu)是一样。一些(xiē)科(kē)学家认为这(zhè)可(kě)能是(shì)人类发现暗物质的第一(yī)个直接证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的(de)速度围(wéi)绕着银河系(xì)进行移(yí)动，那(nà)么(me)如果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着我(wǒ)们(men)也(yě)在以这(zhè)样的速(sù)度在穿越着暗物质(zhì)流，这个过(guò)程中会产生(shēng)相(xiāng)应(yīng)的振荡，同时地球(qiú)又(yòu)以30公里/秒的速度围(wéi)绕太(tài)阳进行旋转。所以有(yǒu)半年的(de)时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕(rào)银河(hé)系的方向是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太阳的(de)方向正(zhèng)好达到完全一致，这(zhè)是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗物质流最快的时(shí)段(duàn)。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在(zài)实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系(xì)的平(píng)面(miàn)呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这(zhè)个理论的(de)有效(xiào)性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为(wèi)这可以用来解释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观测到的周期性信号(hào)。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这(zhè)种年(nián)度周期信(xìn)号的(de)差异(yì)也可能是温度、湿(shī)度(dù)、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在南半球(qiú)建立(lì)了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节(jié)与之前的实验(yàn)室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成为暗(àn)物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截至目前还无法(fǎ)提(tí)供(gōng)相应的数据(jù)支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远镜，这台太(tài)空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希格雷(léi)斯罗(luó)曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜(jìng)相(xiāng)同，但(dàn)它的(de)宽(kuān)视场仪器提供的(de)视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗(luó)曼(màn)太空望远镜其中一(yī)个(gè)关键(jiàn)的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对(duì)于(yú)探测的结果，我们只能拭目(mù)以待了。费米实验室粒(lì)子天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如(rú)果暗物(wù)质存(cún)在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说是生命(mìng)进化的一个(gè)重要因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中的暗物(wù)质会不会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单呢(ne)？或(huò)许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落(luò)的(de)行星上，暗(àn)物质正在通过(guò)这样的效应创(chuàng)造(zào)生命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物(wù)质存在的实际(jì)证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得(dé)暗物(wù)质到底(dǐ)存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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