宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会(huì)存在科学无法(fǎ)解释(shì)的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找暗物质(zhì)存在(zài)的(de)证据，科学(xué)家们在过去的(de)几十年当中进行了超过50次的长(zhǎng)期实验，但是却没有发(fā)现任何(hé)的(de)有效证据(jù)。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然哲学数学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃(āi)萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万有引力(lì)定律，它(tā)揭(jiē)示了(le)宇宙中(zhōng)天体(tǐ)运动(dòng)的(de)规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道，周围一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它(tā)的轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并(bìng)且发(fā)现了海王星(xīng)的存在。另外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发现都是(shì)应用(yòng)万有引力定(dìng)律所取得(dé)重大天文成就的(de)例子。但(dàn)是(shì)这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当中，可当我们上升到星系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗(fú)里茨兹威基正在(zài)研究(jiū)和(hé)测量后(hòu)发星系团的质量。这(zhè)是(shì)一(yī)个由数千个星(xīng)系(xì)所组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量(liàng)星系团的质(zhì)量一般(bān)会使用到两(liǎng)种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就(jiù)可(kě)以确定(dìng)其质量的范围。

第(dì)一(yī)种是获得其(qí)"光度学的质量(liàng)"，需(xū)要(yào)的数据(jù)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(中考的报名号指什么意思，中考的报名号是什么意思cè)量星系团中的(de)各(gè)个星系相(xiāng)对于星系团的(de)运动速度(dù)。当(dāng)测(cè)量结果出来之后，兹威基彻底懵(měng)了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着，后发(fā)座星系(xì)团有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说这99%的质量(liàng)并(bìng)不(bù)以可(kě)见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的(de)是，在测(cè)量速(sù)度的过程中，兹威基(jī)发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的速(sù)度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按照牛顿的运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的质量所产生的引力是无法将它(tā)们(men)束缚在星系(xì)团内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团之外了(le)，除(chú)非有一(yī)种神秘的力量在(zài)起(qǐ)作(zuò)用(yòng)，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形(xíng)的物质。

据此，兹(zī)维基提出了这样部(bù)分不(bù)可(kě)见的暗质(zhì)，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量。只是当时的人们对这样的一种说法不屑一顾。

直到(dào)40年之后(hòu)，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观(guān)测仙(xiān)女(nǚ)座(zuò)星系中的恒星(xīng)运动。理论上来说，距(jù)离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨(guǐ)道(dào)上的运行速度就会越慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感到(dào)不(bù)可(kě)思议。

随(suí)着与中(zhōng)心距(jù)离的(de)增加，恒星的(de)旋转速(sù)度几乎保持不变。可(kě)是(shì)根(gēn)据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出(chū)现异常的结果，就认为是由暗物(wù)质的力量(liàng)进入其中。

于是(shì)科学家们(men)通过射电(diàn)望远镜测(cè)量了距离星系中心更远距(jù)离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋转速度并(bìng)不(bù)符合牛顿的力学(xué)定律。我们的太阳系也不例(lì)外(wài)，太阳系位于(yú)银河系(xì)的第三悬臂之上，距(jù)离银河系(xì)中(zhōng)心2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定律进行计(jì)算，太阳(yáng)系(xì)的运(yùn)行速度应该是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河(hé)系旋转，这个(gè)实(shí)际速度远远大于理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上这(zhè)种(zhǒng)向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很可(kě)能就(jiù)是(shì)存在(zài)着一(yī)种(zhǒng)我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗物质的引力(lì)效应将(jiāng)星系聚(jù)集在了一(yī)起(qǐ)。

也是从这时(shí)开始，越来越(yuè)多的研(yán)究(jiū)人员(yuán)开(kāi)始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在(zài)。科(kē)学(xué)家根据(jù)星系(xì)外(wài)恒星(xīng)轨(guǐ)道的(de)速度(dù)，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗(àn)物质的(de)质量占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一(yī)可以解释这个(gè)现象的(de)原因。在一项新(xīn)的研(yán)究当中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效(xiào)应的遥(yáo)远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文学家还发现了一(yī)个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星(xīng)系当中存(cún)在的恒(héng)星(xīng)数量却只有银河(hé)系的(de)千分之一(yī)。

所(suǒ)以在理论上，该星系(xì)必须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望(wàng)远镜对其进行(xíng)了(le)40个小时(shí)的详细测量(liàng)之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒星运(yùn)动是可以(yǐ)用正常(cháng)的(de)物质和力(lì)学定律来解释的(de)。那么又有人提出，也许该星系的(de)暗物质，已经(jīng)被附近的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成这些现象的(de)除了暗物质的假说之外(wài)，另一(yī)种可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解还不够全面，引力(lì)很可能在(zài)不(bù)同尺度空间中的(de)工(gōng)作方式是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会(huì)沿着(zhe)它们的轨道，按照我们所(suǒ)理解的(de)方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团(tuán)的尺(chǐ)度，引力之间(jiān)的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团(tuán)之(zhī)间的相(xiāng)互(hù)作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家还(hái)引入了外部(bù)场效应的概念，指的是(shì)在数百(bǎi)万(wàn)光(guāng)年的规模上，巨(jù)大的质量之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊的效果(guǒ)，这个理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对现在的(de)物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让(ràng)很(hěn)多人认(rèn)为(wèi)暗物质(zhì)假说理论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论证(zhèng)据，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德(dé)理论所没法解释(shì)的“引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类(lèi)似(shì)这样的(de)星团(tuán)，它们大部分的(de)普通质(zhì)量都在星(xīng)系的气体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞的(de)时候，星际气(qì)体的相互作用(yòng)就会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子弹星系团大部(bù)分(fēn)的质量(liàng)将位于所有这(zhè)些气体所在的中间区域。那(nà)么我们通过什么来(lái)验证它的质量区域到底是不是(shì)集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照片中我们可以明显地(dì)看(kàn)到(dào)很(hěn)多星系似乎被(bèi)拉伸产生了巨大的形变。其实这(zhè)些星(xīng)系本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜(jìng)出(chū)了(le)什么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的天体和(hé)我们地球上(shàng)的观测者(zhě)之间。被一个(gè)质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质量的东西(xī)的引力，会(huì)使身后(hòu)更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象就是(shì)引力透镜效(xiào)应。这个(gè)巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物(wù)质。

所以当人们对子弹(dàn)星系团(tuán)观测(cè)的时候，发现它(tā)的(de)大质量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧。所以最(zuì)好的解释方法就是当(dāng)星(xīng)团发生全(quán)部的碰撞时，可被(bèi)观测到(dào)的(de)质量气体(tǐ)被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通过(guò)了这(zhè)个区域，并(bìng)在两边形成了(le)引力透镜。对子(zi)弹(dàn)星系(xì)团(tuán)的引力透(tòu)镜(jìng)研究也被认为(wèi)是(shì)暗(àn)物质(zhì)存在(zài)的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有来自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古(gǔ)老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸(zhà)开始(shǐ)，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通无阻地穿(chuān)越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间(jiān)背景(jǐng)上(shàng)留下了各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其(qí)中(zhōng)红色的部分表示温度较高的区(qū)域，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷的(de)区域(yù)，但实际上它们之间的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之一。

科学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景(jǐng)分离(lí)后的二值图像进行连通域提取和(hé)标记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质(zhì)，图形看起来(lái)不应该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的(de)幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射(shè)的测(cè)量值，我(wǒ)们(men)需(xū)要(yào)的暗(àn)物(wù)质大(dà)约是普通物质的5倍。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系当(dā中考的报名号指什么意思，中考的报名号是什么意思ng)中(zhōng)恒星(xīng)运动所需要的暗物(wù)质(zhì)比(bǐ)例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论(lùn)框架，就很好地解释了(le)很多不同(tóng)的观测结(jié)果。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与任(rèn)何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如(rú)果(guǒ)能(néng)够找(zhǎo)到(dào)这种粒子(zi)的存在，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到(dào)底是什(shén)么？科(kē)学(xué)家们已(yǐ)经提(tí)出了数十种的假想目标，而(ér)要寻找这(zhè)些不同的目标粒(lì)子所需要的实(shí)验方(fāng)式也不相同(tóng)。在过去(qù)的几十(shí)年当中，人类为了寻找(zhǎo)这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互作用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进行了(le)超(chāo)过50次的实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性(xìng)的(de)发现(xiàn)，除了一个(gè)地方，意大利的格兰萨索山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下1400米处(chù)的地下矿井当(dāng)中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三层楼(lóu)高的探(tàn)测(cè)器，一直致(zhì)力于寻找暗物质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以(yǐ)来(lái)，这(zhè)里的科(kē)学家声称(chēng)观测到(dào)了某种信号。经过了20多年的数(shù)据(jù)收集，人们发(fā)现了一个(gè)有趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在(zài)20年当中每年(nián)都(dōu)是(shì)一(yī)样。一些科学家认(rèn)为这可能是人类发现暗物质(zhì)的第一(yī)个直接证据(jù)。

但(dàn)是为什么暗物质会产生(shēng)周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了(le)太阳系正在(zài)以220公里/秒的速(sù)度围(wéi)绕着银河系进行移动(dòng)，那么如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质存在宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们也在以这样的(de)速度在(zài)穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个(gè)过程中会产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半(bàn)年(nián)的时间，地球围绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是一致(zhì)的，而另外半年则(zé)与之相(xiāng)反。

而(ér)在6月份的时候(hòu)，地球与太阳的方向(xiàng)正(zhèng)好达到完全(quán)一致，这是(shì)理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达(dá)到了最慢(màn)值。尽管在实(shí)际的情况(kuàng)中(zhōng)，太(tài)阳(yáng)系相对银河系的(de)平(píng)面(miàn)呈(chéng)现了(le)60度的(de)倾斜，但是(shì)这并(bìng)不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因(yīn)此科(kē)学家(jiā)认为这(zhè)可以用(yòng)来解(jiě)释，研究人员们所观测到的周(zhōu)期性信(xìn)号。当(dāng)然也可(kě)能(néng)有其他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可能(néng)是(shì)温(wēn)度(dù)、湿(shī)度、土壤中的(de)水分、高山上(shàng)的积雪，甚(shèn)至连(lián)意(yì)大利游客的数量(liàng)也符(fú)合这个(gè)周期的规(guī)律(lǜ)。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这里的(de)季节与之(zhī)前的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反，而(ér)在(zài)这里，地球(qiú)穿(chuān)过(guò)暗物质(zhì)流的运动特征(zhēng)和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以(yǐ)得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所存在的非常有(yǒu)力的(de)证据了。但是由于这个(gè)实验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还无(wú)法提供相(xiāng)应的数据支(zhī)持。另(lìng)外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会(huì)发射一台(tái)新的望远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜大小跟哈勃望远镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一(yī)个关键的用途就(jiù)是探(tàn)索暗物(wù)质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待(dài)了。费米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特(tè)芬研(yán)究(jiū)发现，如果(guǒ)暗物质存在(zài)，它们(men)极(jí)有可能拥有另一(yī)种神秘的效应(yīng)，这(zhè)种暗物(wù)质效(xiào)应，会支持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重(zhòng)要因素(sù)。

如果(guǒ)这(zhè)一(yī)理(lǐ)论得到进一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布(bù)宇宙(zhòu)当中的(de)暗物(wù)质会(huì)不会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许(xǔ)在宇宙(zhòu)当中某(mǒu)个角落(luò)的行星上，暗(àn)物(wù)质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的(de)大前提是要先找到(dào)暗物质存(cún)在的实(shí)际(jì)证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们(men)，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请(qǐng)点(diǎn)赞，你的支持是我更(gèng)新的动(dòng)力！

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