宇宙是“人为制造”的(de)？为(wèi)何会存(cún)在科学无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又究竟是什么？人类为(wèi)了(le)寻(xún)找(zhǎo)暗物质(zhì)存在(zài)的(de)证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当中进行了超过50次(cì)的长期实验，但(dàn)是却(què)没有发现任何(hé)的(de)有效证据。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自然哲学数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律(lǜ)，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不(bù)符合万有引力定(dìng)律(lǜ)的时候，他们就会知道，周围(wéi)一(yī)定有(yǒu)未知(zhī)的天体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在(zài)1846年(nián)，奥本(běn)勒(lēi)维耶就通过(guò)天(tiān)王星运行轨道的异(yì)常(cháng)，推算(suàn)并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥王星的(de)发现都是应用万(wàn)有引力定律(lǜ)所取(qǔ)得重大天文成就的例子(zi)。但是这(zhè)些发(fā)现(xiàn)都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺(chǐ)度当中，可当我们上(shàng)升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就开始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里茨兹威(wēi)基正银川海拔高度是多少 银川有高原反应吗在研究和测量后发星系(xì)团的(de)质(zhì)量。这是一个由数千个(gè)星系所组成的(de)巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚(fù)在一起(qǐ)。测量(liàng)星系(xì)团的(de)质量一般(bān)会使用到(dào)两种方法(fǎ)，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定(dìng)其质量的范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获得其"光(guāng)度学(xué)的(de)质量"，需要的数据是测(cè)量各(gè)个星系的光度。

第(dì)二种是(shì)动力学质量的计算，是利(lì)用光谱(pǔ)红移测量星系团中的各个(gè)星系(xì)相对于星系团的运动速度(dù)。当(dāng)测(cè)量结(jié)果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失(shī)了(le)，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在(zài)，我们(men)无法看到(dào)。最诡异的是，在测量(liàng)速(sù)度的过程中，兹威基发(fā)现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快得多，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿(dùn)的运动学定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质量所产(chǎn)生(shēng)的(de)引力是(shì)无法将它们(men)束(shù)缚在星系(xì)团内的，它(tā)们早就(jiù)应(yīng)该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外了(le)，除非(fēi)有(yǒu)一种神秘的力量(liàng)在起作用，这种力量来源于(yú)某(mǒu)种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这(zhè)样部分不可见的暗质，它不发(fā)散光、吸光、反射(shè)光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的(de)质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾(gù)。

直到(dào)40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一(yī)次出现。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在观测仙(xiān)女座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上(shàng)的(de)运行速度(dù)就会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却(què)让人感到(dào)不可(kě)思议。

随着(zhe)与中(zhōng)心距离(lí)的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可是(shì)根据牛顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没有足够大的质量(liàng)来吸引它们(men)，这(zhè)些外围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗物质的(de)存在，这种方法就是(shì)测(cè)量星(xīng)系当中气(qì)体(tǐ)在X轴上距(jù)离(lí)星系(xì)中(zhōng)心的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的(de)旋(xuán)转速度。如(rú)果(guǒ)出现异常的(de)结(jié)果(guǒ)，就(jiù)认为是(shì)由暗(àn)物质(zhì)的力量进(jìn)入其中。

于是科学家(jiā)们通过射电望远(yuǎn)镜测量了距离星系中心更远距离的(de)氢元(yuán)素，发现它们的(de)旋(xuán)转速度并不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的(de)太(tài)阳系也不例外，太阳(yáng)系位于银河(hé)系的(de)第三悬(xuán)臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计算(suàn)，太阳系的(de)运(yùn)行速度(dù)应该是(shì)160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒的(de)速(sù)度围绕银(yín)河(hé)系旋转，这个(gè)实(shí)际速度远远大于理论(lùn)速度(dù)，那么产(chǎn)生以上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不(bù)到的(de)物质，是这些暗物(wù)质的引力(lì)效应(yīng)将(jiāng)星系聚(jù)集在(zài)了一起。

也是(shì)从这时开(kāi)始，越来越多的研究人(rén)员开始相信暗(àn)物质的存在。科学(xué)家根据星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星系(xì)当中暗(àn)物质的质量占(zhàn)整(zhěng)个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不是唯一可以解释这个现(xiàn)象的原因。在(zài)一项新的研(yán)究(jiū)当中，科学家们(men)发(fā)现(xiàn)，几(jǐ)乎没(méi)有引力(lì)效应的遥(yáo)远恒星之(zhī)间，也会(huì)出现速度上的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中存在的(de)恒星数量却(què)只(zhǐ)有银(yín)河系的千分之一(yī)。

所(suǒ)以在理(lǐ)论上，该星系必须(xū)存在暗(àn)物质，否(fǒu)则就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科学家(jiā)们使用最(zuì)先进的望远镜对其(qí)进行(xíng)了(le)40个(gè)小时的详细测量之后，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以(yǐ)用正常(cháng)的(de)物(wù)质和力(lì)学定律来解释(shì)的。那么(me)又有人(rén)提出(chū)，也许该星系的暗物质(zhì)，已经被(bèi)附近的另(lìng)一个大星系剥(bō)离了。奇怪的(de)是，它的附近(jìn)没有任何星(xīng)系存在(zài)。造成这些(xiē)现象的除(chú)了暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另一(yī)种可能(néng)就是人类对引力(lì)的(de)理(lǐ)解还不够(gòu)全面(miàn)，引力很(hěn)可能(néng)在不同尺(chǐ)度空间中的(de)工(gōng)作方式是不(bù)同的，这(zhè)意(yì)味着在(zài)行星系尺度中的天体(tǐ)会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按(àn)照我们所理(lǐ)解的方式(shì)运动。但(dàn)是上升(shēng)到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之(zhī)间的相互作用则(zé)是不同的方(fāng)式。对于在星系团之间的相互作用(yòng)，科学家还引入了外(wài)部场(chǎng)效应的(de)概念，指的(de)是在数(shù)百(bǎi)万光年的规模(mó)上，巨大(dà)的(de)质(zhì)量之间会产生对彼此特(tè)殊的效(xiào)果，这个理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理论(lùn)成立，这意味着我们(men)需要(yào)对现在的(de)物理定律进行修正，这些发(fā)现也让很多(duō)人认为暗物质假说理论就此(cǐ)终结。但(dàn)是在宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论证据，这些理论证据是蒙德(dé)理论(lùn)所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光年(nián)的子(zi)弹星(xīng)系团，由两(liǎng)个碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类似这样的(de)星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在星(xīng)系的(de)气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体(tǐ)的相(xiāng)互作用(yòng)就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速度(dù)大幅降低(dī)。所以在理论上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量将位于所有这些气(qì)体所(suǒ)在的中间(jiān)区域。那么我们(men)通(tōng)过什么来验(yàn)证它的质量区域(yù)到底是不(bù)是集中(zhōng)在中间(jiān)呢？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在(zài)照片中我们可以明显地(dì)看到很多(duō)星系似乎(hū)被拉伸产生了(le)巨(jù)大的(de)形变。其实这些(xiē)星系本身(shēn)并不是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而(ér)是这样极遥(yáo)远的天体(tǐ)和我们(men)地球上的观测者之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级巨大的天体遮挡，这(zhè)个超大质量的东西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥(yáo)远星系(xì)的光(guāng)都发生了扭曲。这银川海拔高度是多少 银川有高原反应吗个现象就是引力(lì)透镜(jìng)效应(yīng)。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大(dà)质量(liàng)的黑洞或者是暗物(wù)质。

所以当人们对(duì)子(zi)弹星系团(tuán)观测(cè)的时候，发现它的大质(zhì)量区域并不是在(zài)中间，而是在两侧(cè)。所以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就是当星(xīng)团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时(shí)，可被观测到(dào)的(de)质量气体被(bèi)卡在了中间，暗物质则(zé)直接通(tōng)过了这个区(qū)域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系团的引力(lì)透(tòu)镜研究也被(bèi)认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最好的(de)理论证据。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的光(guāng)。从宇宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后(hòu)，可(kě)见光终于可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇(yǔ)宙当中了。经过(guò)了(le)130多亿年之后，这些光(guāng)在宇宙(zhòu)空(kōng)间背(bèi)景上留下了各相同(tóng)性的微波辐射。其中红色的部分表示温(wēn)度较高的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对(duì)较冷(lěng)的区(qū)域，但实际(jì)上它(tā)们(men)之间的温(wēn)差(chà)只有(yǒu)万(wàn)分之一。

科学家们通过对前(qián)景背景分离(lí)后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形(xíng)看(kàn)起来不应(yīng)该是(shì)这样的(de)，而随(suí)着暗物质的增(zēng)加，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来(lái)“和谐”。为了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的测量值，我(wǒ)们需要(yào)的(de)暗物质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系当中恒星运(yùn)动所需要的暗物质比(bǐ)例是一(yī)致的。这就意(yì)味着。

用了一个简(jiǎn)单(dān)的理论框架，就(jiù)很好地解释(shì)了很多(duō)不同的观测(cè)结(jié)果。而暗物质(zhì)的本质(zhì)就是(shì)宇(yǔ)宙当(dāng)中(zhōng)存在着(zhe)某种类型的粒(lì)子，它(tā)们不参与任何其他的(de)电磁作用(yòng)，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能够(gòu)找到这(zhè)种(zhǒng)粒子的(de)存在，就相当于找到了(le)暗物质(zhì)存(cún)在的(de)实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒(lì)子到底是什么？科学家们已(yǐ)经提出了数十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不同的目(mù)标粒(lì)子(zi)所需要的实验方式也不相(xiāng)同(tóng)。在过去的几十年当中，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找这些(xiē)看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗(àn)物质”，科学(xué)家们已经进行了超过(guò)50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任何实质(zhì)性的发(fā)现，除了一(yī)个(gè)地方(fāng)，意大利的格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏(cáng)着地球上最大的地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个(gè)三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子(zi)的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这(zhè)里的科学家声称(chēng)观测(cè)到(dào)了某种信号。经过了20多年的数据收集(jí)，人(rén)们发现了一个有趣的事(shì)情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的6月份达到峰值，然后在11月降到最低，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一(yī)些科学家认为(wèi)这可能(néng)是人类(lèi)发现暗物质的第一(yī)个直接证(zhèng)据(jù)。

但是为什(shén)么暗物质会(huì)产生周期(qī)性的年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳系正在以(yǐ)220公里(lǐ)/秒的(de)速度(dù)围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗(àn)物质(zhì)存在宇宙当中，这意味着(zhe)我们也在以(yǐ)这样的(de)速度在(zài)穿(chuān)越着暗物质流，这个过(guò)程中会产(chǎn)生(shēng)相应的振(zhèn)荡(dàng)，同时地球又以30公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围绕(rào)太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时间(jiān)，地(dì)球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环绕银河(hé)系的方(fāng)向是一致的，而另外(wài)半(bàn)年则(zé)与之(zhī)相(xiāng)反(fǎn)。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地球(qiú)与太阳的方向(xiàng)正好达到完全(quán)一致(zhì)，这(zhè)是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快的时段。而在11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了最慢(màn)值。尽(jǐn)管(guǎn)在实(shí)际的(de)情况(kuàng)中，太阳系(xì)相对银河系的平面呈现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并(bìng)不(bù)影响这个理(lǐ)论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用(yòng)来解(jiě)释，研究(jiū)人员们所(suǒ)观(guān)测到的周期(qī)性信号。当然也可(kě)能有其他的(de)情(qíng)况(kuàng)，造成这种年度周期(qī)信号(hào)的差异也可能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水(shuǐ)分、高山上(shàng)的积雪(xuě)，甚(shèn)至连(lián)意大利(lì)游客的(de)数量也符(fú)合这个周期的规律。

所以，科学家们(men)又在南半球建立了一个几乎相同的(de)实验室，这里(lǐ)的季(jì)节(jié)与之前的(de)实(shí)验室正好相反，而在这里，地球穿过(guò)暗(àn)物质(zhì)流的运动(dòng)特征和第一(yī)个实验室是一样的。

因此，如(rú)果在这(zhè)里可(kě)以得到相同(tóng)的(de)信号，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所(suǒ)存(cún)在的非常(cháng)有力的证据了。但是由于这(zhè)个(gè)实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久，所以(yǐ)截(jié)至(zhì)目前还无法(fǎ)提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台(tái)新(xīn)的望远镜，这台(tái)太空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟(gēn)哈勃望远(yuǎn)镜相同(tóng)，但它的宽视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器的(de)100倍(bèi)。南希格雷斯罗(luó)曼太空望(wàng)远镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索(suǒ)暗(àn)物(wù)质(zhì)背后的奥秘，对于(yú)探测的结(jié)果，我(wǒ)们只能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子(zi)天体物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀(pò)和(hé)贾森斯特芬研究发现，如(rú)果暗(àn)物质存在，它(tā)们极有可能拥有另(lìng)一种神(shén)秘的(de)效应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是生命进(jìn)化的一(yī)个重要因素。

如(rú)果这一理论得到(dào)进一步(bù)的(de)证实，那(nà)么遍布(bù)宇宙(zhòu)当(dāng)中的(de)暗物质会不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中(zhōng)某个角落的行星上(shàng)，暗(àn)物质正在通(tōng)过这(zhè)样的(de)效应创造(zào)生命(mìng)。当然，这(zhè)些推论(lùn)的大前提是要先找到暗(àn)物(wù)质存在的实际证据。那(nà)么(me)小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新(xīn)的动力(lì)！

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