宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存(cún)在(zài)科学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物(wù)质存在的证据，科学家(jiā)们在过(guò)去的(de)几十年当(dāng)中进行了超过50次(cì)的长期实验，但是却没有发现任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一个地方(fāng)，在1687年出版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发表了万有引(yǐn)力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天(tiān)体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定律的时候，他们(men)就会知道(dào)，周围一定有未知的天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就通(tōng)过天王星运(yùn)行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星(xīng)的(de)存在。另外(wài)，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都是应(yīng)用万有(yǒu)引力(lì)定律所取得(dé)重(zhòng)大天文成就的例子(zi)。但是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可(kě)当我(wǒ)们上(shàng)升到星系或者是星团的(de)尺度(dù)，事情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的(de)物(wù)理学家弗里茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和(hé)测量后(hòu)发(fā)星系团(tuán)的(de)质量(liàng)。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的巨大星(xīng)系(xì)团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚在(zài)一起。测量星系团(tuán)的(de)质(zhì)量一般会使用到两种方法，当(dāng)两种方法结果一(yī)致，就可以确定其质量的范围(wéi)。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其(qí)"光(guāng)度学的质量"，需(xū)要的数据是测量各个星(xīng)系(xì)的(de)光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学质(zhì)量的(de)计算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量星系团中的各(gè)个(gè)星系相(xiāng)对于(yú)星系团的运动速度。当测(cè)量结果出来之(zhī)后，兹(zī)威(wēi)基彻(chè)底懵了(le)，“动力学质(zhì)量”竟然是“光度(dù)学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味着，后发(fā)座(zuò)星(xīng)系(xì)团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失了，或者说这(zhè)99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所(suǒ)存在，我们无法看(kàn)到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的速度比(bǐ)理论上要快得多，按照牛顿(dùn)的(de)运动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的(de)质量所产生的引(yǐn)力是(shì)无法将它们束(shù)缚在星(xīng)系团内的，它(tā)们(men)早就(jiù)应该被抛出(chū)星系团之外了(le)，除非有(yǒu)一种神(shén)秘的力(lì)量在(zài)起作用，这种力量来源于某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它(tā)不发散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是它们却(què)占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的人们对(duì)这样(yàng)的一种(zhǒng)说法(fǎ)不屑一(yī)顾。

直(zhí)到(dào)40年之后，“暗物质”这个词才再一次出现。天文学(xué)家(jiā)维拉(lā)鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星运动(dòng)。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心越远(yuǎn)的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢。但是他们观测的结果却(què)让(ràng)人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增加，恒星的旋(xuán)转速(sù)度几(jǐ)乎保持(chí)不变(biàn)。可是根据牛顿(dùn)的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果没(méi)有足够(gòu)大的质(zhì)量来吸(xī)引它们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释(shì)暗物质(zhì)的存在，这种方法就是测(cè)量星系(xì)当中气体在X轴上距(jù)离星系(xì)中心的距离，以及在(zài)Y轴上气(qì)体的(de)旋转(zhuǎn)速度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为(wèi)是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于(yú)是科学家们通(tōng)过射电望远镜测量了距离星(xīng)系中(zhōng)心更远距离的氢(qīng)元(yuán)素，发现它们(men)的旋转速度并不符(fú)合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外(wài)，太阳(yáng)系位于(yú)银河系的(de)第(dì)三悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光(guāng)年(nián)，根据万有(yǒu)引力定律进行计算(suàn)，太阳系的(de)运行速度(dù)应该是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际(jì)上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕银河系旋(xuán)转，这个实际速度远远大于(yú)理论速度，那(nà)么产生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加(jiā)速度的原因(yīn)很可(kě)能(néng)就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物质，是这些暗(àn)物质的(de)引(yǐn)力效(xiào)应将星(xīng)系(xì)聚(jù)集在了一起。

也是从(cóng)这时开始，越来越多的研究人员开(kāi)始相信暗物质的存在。科学家(jiā)根据星系外(wài)恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中暗物质的质量(liàng)占整个星系质量的85%。但(dàn)是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一(yī)可以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家们(men)发现，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发(fā)现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系(xì)距离地球大约2.5亿(yì)光(guāng)年，大小和银(yín)河系不多，但是星系当中存在的(de)恒(héng)星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在(zài)理论上，该星系必须(xū)存在暗物质(zhì)，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们(men)使(shǐ)用最先(xiān)进的(de)望(wàng)远镜对其进行(xíng)了40个(gè)小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星(xīng)系(xì)中的恒星运(yùn)动是可以用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的(de)另一个大星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近(jìn)没(méi)有任何(hé)星系存在。造成这些现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能(néng)就是人类对引力的理(lǐ)解(jiě)还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度空(kōng)间(jiān)中的工作方式是不同的，这意味着在行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它(tā)们的轨道，按(àn)照我们所理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是(shì)上升到星系和星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同(tóng)的方式。对于在星(xīng)系团之间的相互作用(yòng)，科学(xué)家还引入了(le)外部场效应的概(gài)念(niàn)，指的(de)是在数百万光(guāng)年(nián)的规模上，巨大的(de)质量之间会产(chǎn)生对(duì)彼(bǐ)此特殊的(de)效果，这(zhè)个(gè)理论(lùn)叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙(méng)德(dé)理论(lùn)成立，这意味着(zhe)我(wǒ)们需要(yào)对(duì)现(xiàn)在(zài)的物(wù)理定律进(jìn)行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗物(wù)质假说理论就此终结。但是在宇宙当(dāng)中还有关(guān)于(yú)暗物质存在的其他的(de)理(lǐ)论证据(jù)，这(zhè)些理论(lùn)证据是蒙(méng)德理论所(suǒ)没法解释的(de)“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹(dàn)星系(xì)团，由两(liǎng)个碰撞(zhuàng)的星系团所(suǒ)组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的普(pǔ)通质量都在(zài)星系(xì)的气体当中。当星(xīng)团以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的相互作用就会导致温度的(de)急剧升高，速度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在理(lǐ)论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子弹(dàn)星系团(tuán)大部分的质量将位于(yú)所有这(zhè)些气体所在的(de)中间区域。那么我们通过什(shén)么来验证它的质(zhì)量区域到(dào)底是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦(wéi)伯(bó)太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在(zài)照片中我们可以明显地看到很(hěn)多星系(xì)似(shì)乎(hū)被拉伸产生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其(qí)实这些星(xīng)系本身并不(bù)是(shì)真的(de)被扭曲了，也(yě)不(bù)是韦伯望远(yuǎn)镜出了什(shén)么问题，而是(shì)这(zhè)样极遥远的天体和我们(men)地球上的(de)观测者之(zhī)间(jiān)。被(bèi)一个质量超级(jí)巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质(zhì)量的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系的(de)光都发生了(le)扭曲。这个(gè)现(xiàn)象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天(tiān)体(tǐ)可(kě)能是超大质(zhì)量的黑(hēi)洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子(兰州理工大学是一本还是二本 兰州理工大学是211吗zi)弹星系团(tuán)观(guān)测的时候，发(fā)现它的大质量区域(yù)并不是在中(zhōng)间，而(ér)是在(zài)两侧。所以最好的解(jiě)释方法就是当星团发生全(quán)部的(de)碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被(bèi)卡在了中间，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为(wèi)是暗物质存(cún)在(zài)的迄今为止最好的理论证据。

除(chú)此之外，还有来自(zì)宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见(jiàn)光终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿年(nián)之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景(jǐng)上留下了各相同性的微波辐射。其中(zhōng)红(hóng)色的部分表示温度较(jiào)高的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对(duì)较冷的区域，但实际上它们(men)之(zhī)间(jiān)的(de)温(wēn)差(chà)只有万分之一。

科学家们(men)通过对(duì)前景背(bèi)景分离(lí)后的(de)二值图像进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果宇宙当中没(méi)有(yǒu)暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这(zhè)样的，而随(suí)着暗物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的(de)幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们(men)需要的(de)暗物质(zhì)大约(yuē)是普通物质(zhì)的(de)5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中恒星运动所需(xū)要(yào)的(de)暗物(wù)质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框(kuāng)架，就很好地(dì)解释了很(hěn)多不同的观测结果。而暗物(wù)质的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着某(mǒu)种类型(xíng)的(de)粒子，它(tā)们不参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过引力来(lái)相互作(zuò)用。所以如果能够找到这种粒子的(de)存在，就相(xiāng)当(dāng)于找到了暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么？科(kē)学家(jiā)们已(yǐ)经提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找这些不同(tóng)的目标粒子所(suǒ)需要的(de)实验方式也(yě)不相同(tóng)。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不见、摸不(bù)到，几乎不(bù)会与常规物质相互(hù)作用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已经(jīng)进(jìn)行了超过(guò)50次的实验，却没有任(rèn)何实质(zhì)性的发(fā)现，除了一个(gè)地方(fāng)，意大(dà)利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米(mǐ)处的(de)地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着地球上最(zuì)大的(de)地学实验室，这(zhè)个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有(yǒu)一个三层楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒(lì)子的(de)周期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的(de)科学家声称观测到(dào)了某种信号(hào)。经过了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个有趣的事情。探测率会在(zài)每(měi)年的6月份(fèn)达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一样(yàng)。一(yī)些(xiē)科学家认为(wèi)这可能是人类发现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周期性(xìng)的年度信号呢？刚(gāng)才我们(men)讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕(rào)着银河系进行移动，那么(me)如果暗(àn)物质存(cún)在宇宙当中，这意(yì)味着我们(men)也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流，这个过(guò)程中会产生相(xiāng)应的振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行(xíng)旋转。所(suǒ)以(yǐ)有(yǒu)半年(nián)的时间，地球围绕太阳的(de)方向与太阳(yáng)环绕(rào)银河系的方向是一致的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达(dá)到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越暗物质流最快的(de)时段。而(ér)在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值(zhí)。尽管在实际的情况中(zhōng)，太阳系相对银河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这可(kě)以用来(lái)解释，研究人员们所观测到(dào)的周(zhōu)期性(xìng)信号。当(dāng)然(rán)也可(kě)能有其他的情况，造(zào)成这种年度周(zhōu)期(qī)信号的差(chà)异(yì)也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连意(yì)大(dà)利游客(kè)的数(shù)量(liàng)也符合这个周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们又在南(nán)半(bàn)球建立了一个几乎相同(tóng)的实(shí)验室，这(zhè)里的(de)季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在这(zhè)里，地(dì)球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第(dì)一(yī)个(gè)实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此(cǐ)，如(rú)果在(zài)这(zhè)里可以(yǐ)得到相同的(de)信号，就(jiù)可以成为暗物质所存在的(de)非(fēi)常(cháng)有力(lì)的证据(jù)了。但是(shì)由于这个实(shí)验(yàn)室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应(yīng)的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发射一台新的(de)望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜叫做“南(nán)希(xī)格(gé)雷(léi)斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场(chǎng)仪器(qì)提供的视野是哈勃红外(wài)仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī兰州理工大学是一本还是二本 兰州理工大学是211吗)罗曼太空望远镜其中一个关键的用(yòng)途就是探索暗(àn)物(wù)质背后(hòu)的(de)奥秘(mì)，对于探(tàn)测的结(jié)果(guǒ)，我们只能拭(shì)目以(yǐ)待了。费米(mǐ)实验室粒子(zi)天体物理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾森斯特芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存在，它(tā)们兰州理工大学是一本还是二本 兰州理工大学是211吗极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗物(wù)质(zhì)效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到进一步的(de)证实(shí)，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人(rén)类并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落(luò)的行星(xīng)上，暗物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命。当然(rán)，这些推论的大(dà)前(qián)提(tí)是要先找到暗物质存在的(de)实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新的(de)动力！

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