宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科(kē)学无法解释的“暗(àn)物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的证据(jù)，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中(zhōng)进行了超过(guò)50次的长期实验，但是却没(méi)有(yǒu)发(fā)现任何的有效证据。除了一个地方(fāng)，在1687年出版的自然(rán)哲(zhé)学(xué)数学(xué)原理一书中(zhōng)，埃萨(sà)克牛(niú)顿发表了(le)万(wàn)有引力(lì)定(dìng)律，它揭示了宇(yǔ)宙中天体运(yùn)动的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百(bǎi)年来，当(dāng)天文学家们发现某(mǒu)些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有引力定律(lǜ)的(de)时候，他们就(jiù)会知道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知(zhī)的天体通(tōng)过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就(jiù)通过天(tiān)王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发(fā)现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥王(wáng)星的(de)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(zi)。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们(men)上升到星系或者是星团的(de)尺度，事(shì)情就开始(shǐ)变得(dé)诡异(yì)了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究和测量(liàng)后发星系团(tuán)的(de)质量。这是一(yī)个由数(shù)千个(gè)星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚(fù)在一(yī)起。测量星系团的质(zhì)量一般会(huì)使用到两种方(fāng)法，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确(què)定其(qí)质量的范(fàn)围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度(dù)学(xué)的质量"，需要的数(shù)据(jù)是测量各个(gè)星系的(de)光度(dù)。

第二种是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红移(yí)测量星系(xì)团中的各个(gè)星系相对于星系团的运动(dòng)速度。当测量(liàng)结果(guǒ)出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意(yì)味着，后发(fā)座星系团有99%的(de)质量消(xiāo)失(shī)了，或(huò)者说这99%的质量并不(bù)以可见光的形(xíng)式(shì)所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多星(xīng)系(xì)的速度比(bǐ)理(lǐ)论上(shàng)要(yào)快得多(duō)，按(àn)照(zhào)牛顿的运(yùn)动学(xué)定(dìng)律，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系的(de)质量所(suǒ)产(chǎn)生(shēng)的引力是(shì)无法(fǎ)将它们束(shù)缚在(zài)星系团内的(de)，它们(men)早(zǎo)就应该被抛出星系团之外了(le)，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力(lì)量来(lái)源于某种隐(yǐn)形的物(wù)质。

据(jù)此，兹维(wéi)基(jī)提出了这(zhè)样部分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但(dàn)是它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当时(shí)的人们对这样的一(yī)种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一次(cì)出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观(guān)测仙女座星系中的恒星运(yùn)动。理论上来说，距(jù)离中心(xīn)越(yuè)远(yuǎn)的恒星(xīng)在其(qí)轨道上的(de)运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却(què)让人感到不可思(sī)议。

随着(zhe)与中心距离的(de)增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变。可是(shì)根据牛顿的万有(yǒu)引力定律，在星(xīng)系当中如(rú)果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外(wài)围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科(kē)学家们会(huì)使用一种相对标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方(fāng)法就(jiù)是(shì)测量星(xīng)系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距离(lí)星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的旋转(zhuǎn)速(sù)度。如果出现(xiàn)异(yì)常的结果，就认(rèn)为是由暗物质的(de)力量进入其(qí)中。

于是科学(xué)家(jiā)们通(tōng)过射电望(wàng)远镜测量(liàng)了距离星系(xì)中心更远距(jù)离的氢元素，发现它们的旋转速(sù)度(dù)并(bìng)不符(fú)合牛(niú)顿的力(lì)学定律。我们(men)的太阳系也不例外(wài)，太阳系(xì)位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银河(hé)系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的运行速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际上(shàng)，太阳系正在(zài)以220千米(mǐ)/秒的速度围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际速(sù)度(dù)远远大(dà)于理论速度，那么产(chǎn)生以上这种向心加速度(dù)的原(yuán)因很(hěn)可(kě)能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我们(men)看不(bù)到(dào)的物质，是这些暗物质的引(yǐn)力效(xiào)应将星系聚(jù)集在了(le)一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的研究人员开(kāi)始相(xiāng)信暗物(wù)质的存(cún)在。科学家(jiā)根据(jù)星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗物(wù)质(zhì)的质(zhì)量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现(xiàn)象的(de)原因(yīn)。在一项新(xīn)的研究当中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上的微小差异。另外，天文(wén)学(xué)家(jiā)还(hái)发现了一个反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球(qiú)大约2.5亿光年(nián)，大小和银(yín)河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星(xīng)数量(liàng)却只有银河(hé)系的千分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质(zhì)，否则(zé)就会分崩离(lí)析。但是科(kē)学家们使用最(zuì)先进(jìn)的望远(yuǎn)镜对其进行了(le)40个(gè)小时的(de)详细(xì)测(cè)量之(zhī)后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用正常的(de)物质和力学定律来解释的(de)。那么又(yòu)有人(rén)提出(chū)，也(yě)许该星(xīng)系的暗物质，已经被附(fù)近的(de)另一个大(dà)星系剥离(lí)了。奇怪的是(shì)，它的附近没(méi)有任何星系(xì)存在。造成这些现(xiàn)象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全面，引(yǐn)力很可能在不同尺度空间中(zhōng)的(de)工作方式(shì)是不同的，这意(yì)味(wèi)着在行星系(xì)尺度中的天体会(huì)沿(yán)着它们的轨道(dào)，按照我们所(suǒ)理解的方式(shì)运(yùn)动(dòng)。但是上升到(dào)星系(xì)和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互作用则(zé)是不同的方式(shì)。对于(yú)在星系团之间的相(xiāng)互作用，科(kē)学家还引(yǐn)入了(le)外部场效(xiào)应的概念，指(zhǐ)的是在数百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的(de)质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙(méng)德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们(men)需(xū)要(yào)对现在的物(wù)理定律进行修正(zhèng)，这些发现也(yě)让很多人认为暗(àn)物质假说理论就此终结。但是在宇(yǔ)宙当中还有(yǒu)关于暗物(wù)质存(cún)在的其他的(de)理(lǐ)论证据，这(zhè)些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德理论所(suǒ)没法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光(guāng)年的子弹(dàn)星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样(yàng)的星团，它(tā)们大(dà)部分的普通质量都在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发(fā)生碰撞的时候，星际(jì)气体的相互作用(yòng)就会导致温(wēn)度的急(jí)剧升高(gāo)，速度大幅降低。所(suǒ)以在理论(lùn)上，在碰(pèng)撞之(zhī)后，子(zi)弹星系(xì)团大(dà)部(bù)分(fēn)的(de)质量将位于所(suǒ)有这些(xiē)气(qì)体所在(zài)的(de)中间区(qū)域。那么我们通(tōng)过什么来验证它的质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯(bó)太(tài)空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的(de)高清照(zhào)片，在照片(piàn)中我们可以明显(xiǎn)地看到(dào)很多(duō)星系似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨大的形(xíng)变(biàn)。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地(dì)球上的观测者(zhě)之间。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的(de)东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个(gè)现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天(tiān)体可(kě)能是超(chāo)大质量的黑(hēi)洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测的时候，发现它(tā)的大质量区域(yù)并(bìng)不是在中间，而是在两侧。所以最好的(de)解释(shì)方(fāng)法就(jiù)是当星(xīng)团发(fā)生全部(bù)的碰撞时，可(kě)被观测(cè)到的质量气体被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过(guò)了这个(gè)区(qū)域，并在两边形成了引力透镜。对子(zi)弹星系(xì)团的引力透(tòu)镜研究也被认为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有来自宇宙当中最古老的光。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可见光终于可以(yǐ)畅通(tōng)无阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在(zài)宇宙空间背景上留下了各(gè)相同性的微波辐(fú)射。其中红色(sè)的(de)部分表(biǎo)示温度较高的区域(yù)，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们(men)通过对前景背景分离后(hòu)的二(èr)值图像进行连通(tōng)域提取和标记之后发现(xiàn)，如(rú)果宇宙(zhòu)当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这(zhè)样(yàng)的，而随着暗物质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇(yǔ)宙微波背景辐射的测量(liàng)值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质的(de)5倍(bèi)。这个数(shù)字与解释星系(xì)当中恒星运动所需要(yào)的(de)暗物(wù)质比例是一致的。这就意味着。

用了一个简单的理论框架(jià)，就(jiù)很好地解释了(le)很(hěn)多不(bù)同(tóng)的(de)观测结果。而暗物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种类(lèi)型的粒子(zi)，它们不(bù)参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力(lì)来相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)。所以如(rú)果能够(gòu)找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家(jiā)们已经提出(chū)了数(shù)十种的假想目标(biāo)，而要寻找(zhǎo)这些不同的目标粒(lì)子所需要(yào)的实验方式(shì)也不相(xiāng)同。在过去(qù)的几十年当中，人类为(wèi)了(le)寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常规物质(zhì)相互作用的(de)“暗物质”，科学家(jiā)们(men)已经进行了超过(guò)50次的(de)实验，却没有任何实(shí)质性(xìng)的发现，除了一个地方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地(dì)下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最(zuì)大的(de)地学实验(yàn)室(shì)，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这(zhè)里的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年的(de)数据收集，人(rén)们发现了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的6月份达到峰值(zhí)，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最低，而且在20年当(dāng)中每(měi)年都是一样。一些(xiē)科学家认为(wèi)这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什么暗(àn)物(wù)质(zhì)会产生周期性的年度信号呢？刚才我们(men)讲了太阳系(xì)正在以220公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕着银河系(xì)进(jìn)行(xíng)移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样的速度(dù)在扣你几哇日语什么意思 扣你几哇撒由那拉是什么歌穿越着暗物质流，这个过(guò)程(chéng)中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳(yáng)进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地球围绕(rào)太阳的方向与(yǔ)太阳环(huán)绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一(yī)致的(de)，而另外半年(nián)则(zé)与(yǔ)之(zhī)相反。

而(ér)在6月份(fèn)的时候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全(quán)一致，这是理论上地(dì)球穿越暗(àn)物质流最快的时段(duàn)。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达(dá)到(dào)了(le)最(zuì)慢值(zhí)。尽管在实(shí)际的情况(kuàng)中，太(tài)阳(yáng)系(xì)相对银(yín)河系的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不影(yǐng)响这(zhè)个理论的(de)有效性。

因此科学(xué)家认为这可(kě)以用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期(qī)性信号。当(dāng)然(rán)也(yě)可能有其他的情况，造成(chéng)这种年(nián)度周期(qī)信号的(de)差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数(shù)量也符(fú)合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又(yòu)在南半(bàn)球建(jiàn)立了一个几乎(hū)相扣你几哇日语什么意思 扣你几哇撒由那拉是什么歌同的(de)实验(yàn)室，这里的季节与(yǔ)之前(qián)的(de)实验室(shì)正(zhèng)好相反，而在(zài)这里，地球(qiú)穿过暗物(wù)质流(liú)的运动(dòng)特征和第一个实验室是一(yī)样的。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可(kě)以得到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成(chéng)为暗(àn)物质所存(cún)在的非常有(yǒu)力的证据了。但(dàn)是由(yóu)于这(zhè)个实(shí)验室(shì)刚(gāng)刚建成不(bù)久，所以(yǐ)截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望远镜，这台太空望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪(yí)器(qì)提(tí)供的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远镜其中(zhōng)一(yī)个(gè)关键的用途就是探(tàn)索暗物质背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭(shì)目(mù)以待了。费米(mǐ)实(shí)验室(shì)粒子天体(tǐ)物(wù)理中心(xīn)的科学(xué)家(jiā)丹琥珀(pò)和(hé)贾森(sēn)斯特芬研究发现(xiàn)，如果暗物质(zhì)存在，它们极(jí)有可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙当(dāng)中生命的(de)诞(dàn)生(shēng)，或者说是(shì)生命进化的一(yī)个重要因素。

如果这一理论得到进(jìn)一(yī)步(bù)的证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙(zhòu)当中(zhōng)的暗(àn)物质(zhì)会(huì)不(bù)会意味着人(rén)类并(bìng)不孤单(dān)呢(ne)？或许在宇宙当中某个角落的行星上，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的效应创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推论的大(dà)前提是要先找到暗物质存(cún)在的(de)实(shí)际证据(jù)。那(nà)么小伙(huǒ)伴们(men)，你们觉(jué)得暗物质到底存不存在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的动力！

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