宇宙是“人为(wèi)制造”的？为何会(huì)存在科学无法(fǎ社会使命用英语怎么说，使命用英语怎么说)解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人(rén)类为了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的几十年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没(méi)有发现任何的有效证据。除(chú)了一个(gè)地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨(sà)克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的几百年来(lái)，当天文学家(jiā)们(men)发(fā)现(xiàn)某些(xiē)天体运行轨道(dào)出现异(yì)常，不(bù)符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会知道，周围一(yī)定有未知(zhī)的天体通过引力(lì)在摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如在(zài)1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了海王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷彗星、冥王星的发现都是应用万(wàn)有引力定(dìng)律所取得重(zhòng)大天(tiān)文(wén)成就的(de)例(lì)子。但是(shì)这(zhè)些发现都是在(zài)恒(héng)星(xīng)系统的尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的(de)物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测(cè)量后(hòu)发星系团的质量(liàng)。这是一个由数千个星系所组成的巨大星系(xì)团，这些星(xīng)系被(bèi)引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会使用(yòng)到两种方法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的(de)范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质(zhì)量(liàng)"，需要(yào)的数据(jù)是(shì)测量各个星系(xì)的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移测量(liàng)星系团中的(de)各个星系相对于星系团的运动速(sù)度(dù)。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后，兹威(wēi)基彻底懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然(rán)是“光度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质(zhì)量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光(guāng)的形(xíng)式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在(zài)测量速度的过程中，兹威基发(fā)现星(xīng)系团(tuán)中很多(duō)星系的速度比理论上要快得(dé)多，按(àn)照牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量所产生的引(yǐn)力是(shì)无法将它们束缚在星系团(tuán)内(nèi)的(de)，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一(yī)种神秘的(de)力量在起作用，这种力量来(lái)源于某种隐(yǐn)形的物质。

据(jù)此，兹(zī)维基提出(chū)了这样部分不(bù)可见的暗质，它(tā)不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大(dà)部(bù)分的(de)质(zhì)量。只是(shì)当时(shí)的人们对这样的一种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词(cí)才再一次出现。天文(wén)学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾和肯特福特(tè)在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运行速度就(jiù)会越慢。但(dàn)是(shì)他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心(xīn)距离(lí)的增加，恒星(xīng)的(de)旋转(zhuǎn)速(sù)度(dù)几(jǐ)乎保持(chí)不变。可是根据(jù)牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定律，在(zài)星(xīng)系当(dāng)中如(rú)果(guǒ)没(méi)有足够大的质(zhì)量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当(dāng)中了。基(jī)于这种(zhǒng)现象，科学家(jiā)们(men)会使用一种相对(duì)标准的方法来解释(shì)暗物质的存在，这种方法就是测量(liàng)星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体的(de)旋转速度。如果出现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进(jìn)入(rù)其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远镜(jìng)测量(liàng)了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发现它们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太阳系也不(bù)例(lì)外(wài)，太阳(yáng)系位于银(yín)河(hé)系的第三悬臂(bì)之上，距离银河(hé)系(xì)中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这(zhè)个实(shí)际速度(dù)远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速度，那么(me)产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很(hěn)可能就是(shì)存在(zài)着一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力(lì)效(xiào)应将星(xīng)系聚(jù)集(jí)在了(le)一(yī)起(qǐ)。

也(yě)是从这(zhè)时开始，越来越多(duō)的研究(jiū)人员开始相信(xìn)暗物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星系外恒(héng)星轨道的速度，估(gū)算在星系当中(zhōng)暗物质的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯一可(kě)以解(jiě)释这个现象的(de)原因。在一项新(xīn)的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力效应(yīng)的遥(yáo)远恒星(xīng)之间(jiān)，也(yě)会出现速度(dù)上的微小差异。另外(wài)，天文学家还(hái)发现(xiàn)了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和(hé)银(yín)河系不多，但是(shì)星(xīng)系当中存在的恒(héng)星数(shù)量(liàng)却只有银河系(xì)的千分之(zhī)一(yī)。

所以在理论(lùn)上，该(gāi)星系必须存在暗(àn)物(wù)质，否则(zé)就(jiù)会分(fēn)崩离析(xī)。但是科学(xué)家们使用最先进(jìn)的(de)望远镜对其进行了(le)40个小时的详细(xì)测量之后，发(fā)现星系中的恒星(xīng)运动是可(kě)以用正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已经被附近(jìn)的(de)另一个大星系(xì)剥离(lí)了。奇怪的是，它(tā)的附近没有任何星系存在。造(zào)成(chéng)这些现象(xiàng)的除(chú)了暗物质的假说(shuō)之外，另一种可能就是(shì)人类对引力的(de)理(lǐ)解还(hái)不够全面，引力很可能在(zài)不同尺度空(kōng)间中的工作(zuò)方式(shì)是不同的，这意(yì)味着在行星系尺(chǐ)度中的天体(tǐ)会沿着它们(men)的轨(guǐ)道(dào)，按照我们所理解的方(fāng)式运动。但(dàn)是(shì)上升(shēng)到星系和星团的尺度(dù)，引力(lì)之(zhī)间的相互作用则是不(bù)同的方(fāng)式。对于在星系团之间(jiān)的相互作用，科(kē)学(xué)家(jiā)还引(yǐn)入(rù)了外部场效应的概念，指的是在数(shù)百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨(jù)大的(de)质量之间会(huì)产生对彼此(cǐ)特殊(shū)的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成(chéng)立，这意味着(zhe)我们需要对现(xiàn)在的物理定律进(jìn)行修正，这些(xiē)发(fā)现也(yě)让(ràng)很(hěn)多人认为暗物质假(jiǎ)说理论(lùn)就此(cǐ)终结(jié)。但是在宇宙当中还有关(guān)于(yú)暗(àn)物质存在(zài)的(de)其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据(jù)是蒙(méng)德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引力透镜”。

径向距离为37亿(yì)光年(nián)的子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大(dà)部分(fēn)的普通质量都在(zài)星系的气体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作(zuò)用就会导致温(wēn)度的急剧(jù)升高，速度(dù)大幅降低。所以在理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所(suǒ)有这些气体所在(zài)的中间区域(yù)。那(nà)么(me)我们通过什么来验证它的质量区域到底是(shì)不是(shì)集中在中间(jiān)呢？前(qián)不(bù)久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片(piàn)中我们(men)可(kě)以明显地(dì)看到(dào)很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大(dà)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(shì)韦伯望远镜出了什么问题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球上的观测者之间。被一(yī)个质量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大(dà)质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使身后更(gèng)遥远星(xīng)系(xì)的光(guāng)都发生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力(lì)透镜(jìng)效(xiào)应。这个巨(jù)大的天体(tǐ)可能是超大质量的(de)黑洞(dòng)或者是(shì)暗物质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星系(xì)团观(guān)测的时候，发现(xiàn)它的大(dà)质量区域并不是在中间(jiān)，而(ér)是在(zài)两侧。所以最(zuì)好的解释(shì)方法就是当(dāng)星团发生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测(cè)到(dào)的质量气体被卡在了中间，暗物质(zhì)则直接通过了这个(gè)区域，并在两边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对(duì)子弹星(xīng)系团的(de)引力(lì)透镜研究也被认(rèn)为是暗物质(zhì)存(cún)在的(de)迄今为止最(zuì)好的(de)理论证据。

除此(cǐ)之外，还有来自(zì)宇宙当(dāng)中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万年之后(hòu)，可见光终于可以(y社会使命用英语怎么说，使命用英语怎么说ǐ)畅通无(wú)阻地穿越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之后(hòu)，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上(shàng)留(liú)下了(le)各(gè)相(xiāng)同性的(de)微波辐射(shè)。其中红色(sè)的部分(fēn)表示温(wēn)度(dù)较高的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷(lěng)的区域(yù)，但实际(jì)上它(tā)们之(zhī)间的温差只有万(wàn)分之一。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的二(èr)值(zhí)图(tú)像进行(xíng)连通域提取和标记(jì)之后发现，如果宇(yǔ)宙(zhòu)当中没(méi)有暗物质，图形看(kàn)起来(lái)不应该是这(zhè)样(yàng)的(de)，而随着(zhe)暗物质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量值，我们需要的(de)暗(àn)物质大(dà)约(yuē)是普通物(wù)质的5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比(bǐ)例是一致的(de)。这就意味(wèi)着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的理论框架，就很(hěn)好地解释了(le)很(hěn)多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着(zhe)某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它们(men)不(bù)参(cān)与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力(lì)来相互作用(yòng)。所(suǒ)以如果能(néng)够找到这种粒子的存(cún)在，社会使命用英语怎么说，使命用英语怎么说就相当于找(zhǎo)到了暗物质(zhì)存在的实际证据。这种粒(lì)子(zi)到底是什(shén)么？科学家们已(yǐ)经提出(chū)了(le)数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这些(xiē)不(bù)同的(de)目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过(guò)去的几(jǐ)十年当中，人类(lèi)为了寻找这(zhè)些(xiē)看(kàn)不见、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质(zhì)性的(de)发(fā)现，除了一个地方，意大利的格兰(lán)萨(sà)索(suǒ)山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着地(dì)球上最大的地学实(shí)验(yàn)室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个(gè)三层楼高(gāo)的探测器，一直致(zhì)力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡(dàng)。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年(nián)的(de)数据(jù)收集(jí)，人们发现了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降到(dào)最(zuì)低，而且在20年(nián)当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物(wù)质(zhì)的(de)第一个(gè)直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什么暗物质(zhì)会产生周期(qī)性的年度信号呢？刚才我们讲了(le)太阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银河(hé)系进行移(yí)动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也(yě)在以这(zhè)样的(de)速度在(zài)穿越着暗物(wù)质流，这个过程中会(huì)产(chǎn)生(shēng)相应的振荡(dàng)，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的(de)时间，地球围绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳环绕银河系的(de)方向(xiàng)是一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月(yuè)份的(de)时候，地(dì)球与(yǔ)太阳的方向正(zhèng)好达到完(wán)全一致，这是理论上地(dì)球穿(chuān)越暗物(wù)质流最快的时(shí)段。而在11月(yuè)份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系(xì)的(de)平面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影响(xiǎng)这个理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认为这(zhè)可以(yǐ)用来解释(shì)，研(yán)究(jiū)人员们所观测到(dào)的周期性信号(hào)。当然也(yě)可(kě)能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期信号(hào)的差异也可能是温度、湿(shī)度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积(jī)雪，甚至连意大利游客的数量也符(fú)合(hé)这个周期(qī)的规律。

所(suǒ)以，科学家们又在(zài)南半球建立了一个几乎相同的实验(yàn)室，这(zhè)里的季节与(yǔ)之前的实验室(shì)正好相(xiāng)反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相同(tóng)的信号(hào)，就可(kě)以(yǐ)成为暗物质所存(cún)在的(de)非(fēi)常有(yǒu)力的(de)证据了。但(dàn)是(shì)由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所以截(jié)至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一(yī)台新的望远(yuǎn)镜(jìng)，这台太空望远镜叫做“南希(xī)格雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主(zhǔ)镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同，但它(tā)的宽视场仪器(qì)提供的视(shì)野是(shì)哈勃红外(wài)仪(yí)器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的用(yòng)途就(jiù)是探索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效应(yīng)，这种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者说(shuō)是生命进化(huà)的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一步的证实(shí)，那(nà)么遍布(bù)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)的(de)暗物质会不会(huì)意味着人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星(xīng)上，暗物质正(zhèng)在(zài)通过(guò)这(zhè)样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提(tí)是要先找到(dào)暗物质(zhì)存在的实(shí)际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到底存不(bù)存(cún)在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持(chí)是我更新的动力！

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