宇宙是(shì)“人(rén)为(wèi)制造”的(de)？为(wèi)何会(huì)存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物(wù)质又(yòu)究竟是什(shén)么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗物(wù)质存在(zài)的(de)证(zhèng)据(jù)，科学家们(men)在过去(qù)的几十年(nián)当中进(jìn)行了超过50次的长(zhǎng)期实验(yàn)，但是却没(méi)有发现任(rèn)何的有效证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原理(lǐ)一书中，埃萨克牛顿发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动的规(guī)律。往后(hòu)的几百年来，当天(tiān)文学家们发现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道(dào)出(chū)现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引力(lì)定律的时候，他们就会(huì)知道(dào)，周(zhōu)围一(yī)定有未知(zhī)的天(tiān)体通过(guò)引(yǐn)力(lì)在摄动(dòng)它(tā)的轨道。比如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维耶就通(tōng)过天王星运行轨(guǐ)道的异常(cháng)，推算并且(qiě)发(fā)现(xiàn)了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发现都是应用万有引力定律所(suǒ)取得重(zhòng)大天文成就(jiù)的例(lì)子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统的尺度(dù)当中，可当我(wǒ)们上升到星系或(huò)者(zhě)是星团(tuán)的尺度，事情就开(kāi)始变得诡异了。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星(xīng)系团的质量(liàng)。这(zhè)是一个由数千个星(xīng)系所组成的(de)巨大星系团，这些星系被引力(lì)束缚在一起(qǐ)。测量星系团的质量一般(bān)会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数据(jù)是测量(liàng)各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学(xué)质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量星(xīng)系(xì)团中的各个星系(xì)相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后(hòu)，兹威(wēi)基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光度学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后发座星(xīng)系团(tuán)有99%的质量消失(shī)了，或者说这(zhè)99%的质量并不(bù)以可见光(guāng)的形式所存(cún)在，我(wǒ)们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度(dù)比理论上要快得多，按照牛顿的运动(dòng)学定律(lǜ)，仅靠这些可见(jiàn)星系(xì)的质量所(suǒ)产生的引力是无法将它们束(shù)缚在星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之外了，除非有一种神秘的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出(chū)了这样部分不可(kě)见的暗(àn)质(zhì)，它不(bù)发(fā)散光(guāng)、吸光、反射光，但是(shì)它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大部分(fēn)的质量。只是当时的人们(men)对这(zhè)样的(de)一(yī)种(zhǒng)说(shuō)法不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词才再一次出现。天文学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星(xīng)系中(zhōng)的恒星运动。理(lǐ)论(lùn)上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道上的运行速(sù)度就会(huì)越(yuè)慢(màn)。但是他(tā)们观测的结果却让人感到不可思议(yì)。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的增加，恒(héng)星的旋转(zhuǎn)速度几(jǐ)乎保持不变(biàn)。可是(shì)根据牛顿(dùn)的万有引力定律(lǜ)，在星系(xì)当中如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些外围的恒星早(zǎo)就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种现象，科学家们会(huì)使(shǐ)用(yòng)一种(zhǒng)相对标准的方(fāng)法(fǎ)来解释(shì)暗物质的存在，这种方(fāng)法就(jiù)是测(cè)量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心(xīn)的(de)距离(lí)，以及在Y轴上气体的旋转速度。如果出现异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于是科学家们通过(guò)射(shè)电(diàn)望(wàng)远(yuǎn)镜测量了(le)距离(lí)星系中心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速(sù)度(dù)并不符合牛顿的力(lì)学定律(lǜ)。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不例外，太阳系(xì)位(wèi)于银河系的第三悬(xuán)臂(bì)之上，距离银河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行(xíng)计(jì)算，太(tài)阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度远远大于理论速度，那么产生以上这种向(xiàng)心加速度的原(yuán)因很可能就是存在着一种我们(men)看不(bù)到的物(wù)质，是(shì)这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是从这时(shí)开始，越来越多的研(yán)究(jiū)人员开始(shǐ)相信暗物质的存(cún)在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速度，估算(suàn)在星系当中暗物质的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物(wù)质并(bìng)不是(shì)唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也(yě)会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外，天(tiān)文学家还发(fā)现(xiàn)了一(yī)个反(fǎn)常的星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星(xīng)系(xì)距离地球大约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银(yín)河(hé)系不多，但(dàn)是星系当中存(cún)在的恒星数(shù)量却只有银河系的千(qiān)分(fēn)之一。

所以在理论上，该星系必须(xū)存(cún)在暗物质，否则(zé)就会(huì)分崩离析。但是科学家(jiā)们使用最先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进(jìn)行了(le)40个小时的(de)详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动是(shì)可以用正(zhèng)常(cháng)的物质和力学定律来解释的。那么又有人提(tí)出，也(yě)许该(gāi)星系的暗物质，已经被附近(jìn)的(de)另一个(gè)大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在。造(zào)成(chéng)这些现(xiàn)象的除了暗(àn)物质(zhì)的假说之(zhī)外，另一(yī)种可能(néng)就是人类(lèi)对引力(lì)的理解还不够(gòu)全(quán)面，引力很可能在不同尺(chǐ)度空间中(zhōng)的工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这意(yì)味着(zhe)在(zài)行星(xīng)系尺度中的天(tiān)体会(huì)沿着它们的(de)轨道，按(àn)照我们所(suǒ)理解的方(fāng)式(shì)运(yùn)动。但是(shì)上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团之间(jiān)的(de)相(xiāng)互作用，科(kē)学家还(hái)引(yǐn)入(rù)了外(wài)部场(chǎng)效(xiào)应的概念，指的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的(de)质量之间会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特殊的(de)效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意(yì)味着我(wǒ)们需要(yào)对现(xiàn)在的物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让(ràng)很(hěn)多(duō)人认(rèn)为(wèi)暗物(wù)质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于(yú)暗(àn)物质存在的其他(tā)的理(lǐ)论证据，这些理论证(zhèng)据(jù)是蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没(méi)法解释(shì)的“引力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年(nián)的(de)子弹星系(xì)团(tuán)，由(yóu)两个(gè)碰(pèng)撞的星系团(tuán)所(suǒ)组成，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的普(pǔ)通质量都在星(xīng)系(xì)的气体当(dāng)中(zhōng)。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星际气体的相互作(zuò)用就会导致温度的急剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论上，在(zài)碰撞之(zhī)后(hòu)，子(zi)弹星系团大部(bù)分的(de)质量将(jiāng)位于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空(kōng)望远镜传(chuán)回了宇宙当(dāng)中(zhōng)第一(yī)张全彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们可以明显(xiǎn)地看到很多(duō)星系(xì)似乎被(bèi)拉(lā)伸产生了巨大的形变。其(qí)实这些星系本身并不(bù)是真的被扭(niǔ)曲(qū)了(le)，也不是韦伯望远镜出了什(shén)么问题，而是这样极遥远的天体和(hé)我们地(dì)球上的观测(cè)者之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大(dà)的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会使(shǐ)身(shēn)后更遥(yáo)远星系的光都(dōu)发生了(le)扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引力(lì)透(tòu)镜效应。这个巨大(dà)的天体可(kě)能是超(chāo)大质(zhì)量(liàng)的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对(duì)子弹星(xīng)系团观测的时候，发(fā)现它的(de)大质量(liàng)区域并(bìng)不是在(zài)中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以最好的解释方法(fǎ)就是(shì)当(dāng)星团发生全部的(de)碰撞时，可(kě)被观测到的质量气体被卡在了(le)中间，暗物质则直接通(tōng)过了这个区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在(zài)的(de)迄今(jīn)为止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来(lái)自宇(yǔ)宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于(yú)可以畅通无(wú)阻地穿越(yuè)在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其(qí)中红(hóng)色(sè)的部分表示温(wēn)度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷(lěng)的(de)区域(yù)，但实际母猪凶如狗是什么动物生肖 母猪凶悍如何处理上它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对前景背景分离后的二(èr)值图像进行连通域(yù)提(tí)取(qǔ)和(hé)标记之后发(fā)现，如(rú)果宇宙当中没有暗物(wù)质，图形看起(qǐ)来不(bù)应该是(shì)这(zhè)样的(de)，而随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一(yī)些峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙母猪凶如狗是什么动物生肖 母猪凶悍如何处理(zhòu)微(wēi)波(bō)背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物(wù)质大约是(shì)普通物(wù)质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系当中恒星(xīng)运动所需要的暗物质比例是一致(zhì)的。这就意(yì)味着。

用了一个(gè)简单的理论框(kuāng)架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中存在着某种类型的粒(lì)子，它们(men)不参与任何其(qí)他的电磁(cí)作用，只通过引(yǐn)力来相(xiāng)互作用。所以如果能(néng)够找到(dào)这种粒子的(de)存在，就相(xiāng)当于找到了暗物质(zhì)存在的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底是什么？科学家们已经(jīng)提出了数十种的假想目(mù)标，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标(biāo)粒子所需(xū)要的实验方式也不相同。在过去的几十(shí)年当(dāng)中，人类为了(le)寻找这些(xiē)看(kàn)不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物(wù)质相互作用的(de)“暗(àn)物质(zhì)”，科(kē)学家(jiā)们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质(zhì)性的(de)发现，除了一个地方(fāng)，意大(dà)利的格(gé)兰(lán)萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的(de)地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地学(xué)实验室，这个实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致力(lì)于(yú)寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒(lì)子的周期性震荡(dàng)。

自1997年(nián)以来(lái)，这(zhè)里的科学(xué)家声称观测到了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们(men)发(fā)现了一个(gè)有趣的事情。探测(cè)率(lǜ)会在每年的6月份达到峰值，然(rán)后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这(zhè)可(kě)能是人类(lèi)发现(xiàn)暗(àn)物质(zhì)的(de)第一个直接(jiē)证据。

但是为(wèi)什么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲(jiǎng)了太阳系正(zhèng)在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么(me)如(rú)果暗物(wù)质存在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意味着我们也在(zài)以这样(yàng)的速度在穿(chuān)越(yuè)着暗物质(zhì)流，这个(gè)过程中会产生(shēng)相(xiāng)应的振荡，同时地球又(yòu)以30公里/秒(miǎo)的速(sù)度围(wéi)绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的(de)时间，地球围绕太阳的方向与(yǔ)太(tài)阳环绕银(yín)河系的方向是一(yī)致的，而另(lìng)外半(bàn)年则与之相反。

而(ér)在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的(de)方(fāng)向正(zhèng)好达到完全一(yī)致，这是(shì)理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢值。尽管在实(shí)际(jì)的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度(dù)的(de)倾斜，但是这并不影(yǐng)响这个理论的有效性。

因此科学家(jiā)认为这(zhè)可以用(yòng)来解释，研(yán)究人(rén)员们所观测到的周期性信(xìn)号。当(dāng)然也可能(néng)有(yǒu)其(qí)他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的(de)差异也(yě)可能是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山(shān)上的积雪，甚(shèn)至连意大利游(yóu)客的数量也符合(hé)这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南半球(qiú)建立了一个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实验室正好相反，而在这里(lǐ)，地球穿过暗物质流(liú)的(de)运动特征和(hé)第一个实(shí)验(yàn)室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以(yǐ)成为暗物质(zhì)所存(cún)在的非常有力的证据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望(wàng)远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈勃红外仪器(qì)的(de)100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键的用途就是探(tàn)索(suǒ)暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体物理中心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物(wù)质存(cún)在(zài)，它们极(jí)有可能拥有另(lìng)一种神秘的效应，这种暗物质(zhì)效应，会支持宇宙当(dāng)中生命(mìng)的诞(dàn)生(shēng)，或者说(shuō)是生命进化的(de)一个(gè)重要因(yīn)素(sù)。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进(jìn)一(yī)步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意(yì)味着人类并不孤单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这(zhè)样(yàng)的效(xiào)应创造生命。当然(rán)，这(zhè)些推论的大(dà)前提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质(zhì)存在(zài)的实际(jì)证据(jù)。那么小伙伴们(men)，你们觉(jué)得暗物质(zhì)到(dào)底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞(zàn)，你(nǐ)的支持是我更(gèng)新的动力！

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