宇宙是“人为(wèi)制(zhì)造”的？为(wèi)何会存(cún)在科学无法解释的“暗物质”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类为了(le)寻找暗物质存(cún)在的证据，科学家们(men)在(zài)过去的几十(shí)年当中进(jìn)行了超过50次的长期实验，但(dàn)是却没(méi)有发现(xiàn)任何的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙(zhòu)中天体运动的(de)规律。往后的(de)几百年来，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某(mǒu)些天体运行轨道(dào)出现异常，不(bù)符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时候，他们就会知道，周围一定(dìng)有未知(zhī)的(de)天(tiān)体(tǐ)通过引(yǐn)力(lì)在摄(shè)动它(tā)的轨(guǐ)道(dào)。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星(xīng)运(yùn)行轨道的异常，推算并且(qiě)发现了(le)海王星的存在(zài)。另外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥(míng)王星的发现都是应用万有引力定律所取得重大天文(wén)成就(jiù)的例(lì)子。但是这些(xiē)发现都是在(zài)恒星(xīng)系(xì)统的尺度当中，可(kě)当(dāng)我(wǒ)们(men)上(shàng)升到星系(xì)或者是星团的(de)尺度，事情就开(kāi)始变(biàn)得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研(yán)究和测(cè)量后发星系团(tuán)的质量。这是一(yī)个(gè)由数千(qiān)个星系(xì)所组成的巨大星系团(tuán)，这些星(xīng)系被引力束缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使(shǐ)用到两种方法，当(dāng)两种方法结(jié)果一(yī)致，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一(yī)种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要的数据是(shì)测(cè)量各个星(xīng)系的光(guāng)度(dù)。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中(zhōng)的各个(gè)星系相对于星系(xì)团的运动速度。当测量结果(guǒ)出来之后，兹威基彻底懵了，“动力学质量(liàng)”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量(liàng)”的400倍。这意味(wèi)着，后发座星系(xì)团有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们(men)无法(fǎ)看到。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测量速度的过程(chéng)中，兹(zī)威基发(fā)现(xiàn)星(xīng)系团(tuán)中很多(duō)星系的速度比理论(lùn)上要(yào)快得多(duō)，按照牛顿的运动学定律，仅靠这些可见(jiàn)星系的(de)质量所产生的引力是(shì)无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团(tuán)之外(wài)了，除非(fēi)有一种神秘的力量在(zài)起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维(wéi)基提出了这(zhè)样部分不可见的暗质(zhì)，它不发(fā)散光、吸光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对(duì)这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到40年之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出(chū)现。天文学(xué)家维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的(de)恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心(xīn)越远的恒星(xīng)在其轨道(dào)上的运行速(sù)度(dù)就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果(guǒ)却让人(rén)感(gǎn)到不可思议。

随着与中心距离的(de)增加，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足(zú)够大(dà)的质量(liàng)来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科学家们会使用一种相(xiāng)对标(biāo)准的方法来解释暗物(wù)质(zhì)的存(cún)在，这(zhè)种方法就是测量星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的距离，以(yǐ)及在Y轴上(shàng)气(qì)体的旋转速度。如果出(chū)现异(yì)常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其中。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量(liàng)了距离(lí)星系(xì)中(zhōng)心更远距(jù)离的氢元素，发现它们(men)的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于(yú)银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河(hé)系(xì)中心2.6万光年，根据万(wàn)有引力(lì)定律进行计算，太阳(yáng)系的(de)运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以(yǐ)220千米/秒的速度(dù)围(wéi)绕银河系(xì)旋转(zhuǎn)，这个实(shí)际(jì)速度远(yuǎn)远大于理论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上(shàng)这(zhè)种向心加(jiā)速(sù)度的(de)原因很可能(néng)就(jiù)是存(cún)在着一(yī)种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这些(xiē)暗(àn)物(wù)质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系聚集(jí)在了一(yī)起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始，越来越多(duō)的研究人(rén)员开始相信暗(àn)物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星(xīng)系外(wài)恒(héng)星轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系当中暗(àn)物质的质量(liàng)占整个(gè)星(xīng)系(xì)质量的85%。但(dàn)是，暗物质(zhì)并不是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个(gè)现(xiàn)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远(yuǎn)恒星(xīng)之间，也会出现速(sù)度上的微小差异(yì)。另外，天文(wén)学家还发现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当中存在(zài)的(de)恒星数量却只(zhǐ)有(yǒu)银河系的千(qiān)分之一。

所(suǒ)以湖南信息学院是几本公办的吗，湖南信息学院是几本,学费多少在理论(lùn)上，该星系必(bì)须(xū)存在暗物质，否则(zé)就(jiù)会分(fēn)崩离(lí)析。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进行了(le)40个小(xiǎo)时的详细测量之后，发现星系中(zhōng)的恒星运动是可以用(yòng)正(zhèng)常的物(wù)质和力学定律来(lái)解释的。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许该(gāi)星(xīng)系的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的另一个大星(xīng)系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何(hé)星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗物质的(de)假说之外，另一种可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解(jiě)还不(bù)够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式(shì)是不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的(de)天体会沿着它们的轨道，按照我们(men)所(suǒ)理解的方式(shì)运动。但是上升到(dào)星系和星团(tuán)的尺度，引(yǐn)力(lì)之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相互作用，科(kē)学家还(hái)引入了外部场效应的概念，指的(de)是在(zài)数(shù)百万(wàn)光年的规模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个(gè)理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立(lì)，这(zhè)意味着我(wǒ)们需(xū)要(yào)对现在(zài)的物理定律进(jìn)行修正，这些发现(xiàn)也让很多人(rén)认为暗物质假说理论就此终结。但(dàn)是(shì)在宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关(guān)于暗物(wù)质存(cún)在的其他的(de)理论证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是蒙德(dé)理论所没(méi)法解(jiě)释的“引(yǐn)力透镜(jìng)”。

径向距离为(wèi)37亿光年(nián)的子(zi)弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它(tā)们大部分的普通质量(liàng)都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里/小(xiǎo)时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星际气体的相互(hù)作用就会导致温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降低。所以在湖南信息学院是几本公办的吗，湖南信息学院是几本,学费多少理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于所有这些气体所在的中间区域。那么我们(men)通过什么来验证它的(de)质量(liàng)区域到(dào)底是不是集中在(zài)中(zhōng)间呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦(wéi)伯太(tài)空(kōng)望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩(cǎi)的高清照片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星(xīng)系似乎被拉伸产(chǎn)生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲(qū)了(le)，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(hé)我们(men)地(dì)球(qiú)上的(de)观测者(zhě)之间。被一(yī)个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力，会(huì)使(shǐ)身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个现(xiàn)象(xiàng)就(jiù)是引力透镜效应。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的(de)黑洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所以当人们对子(zi)弹星系团观测(cè)的时候，发(fā)现它的大质(zhì)量(liàng)区域并不(bù)是在中间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解释(shì)方(fāng)法就是当星团发生(shēng)全部的(de)碰(pèng)撞时，可被(bèi)观测到的质(zhì)量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直(zhí)接通过了这个区域，并(bìng)在两边形成了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认(rèn)为是(shì)暗物(wù)质存在的迄今(jīn)为止最(zuì)好的理论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自(zì)宇宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从宇(yǔ)宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后(hòu)，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙当中了。经(jīng)过了130多亿(yì)年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示(shì)温度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域(yù)，但实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背(bèi)景分离后的二值(zhí)图(tú)像进行连通域(yù)提(tí)取和标记之(zhī)后(hòu)发现(xiàn)，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有暗(àn)物质，图形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随着暗物(wù)质(zhì)的增加，一些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐”。为了(le)匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景(jǐng)辐射的(de)测量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍。这(zhè)个数(shù)字与解释(shì)星系当中恒(héng)星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质(zhì)比例是(shì)一(yī)致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的(de)理论框架，就很好地(dì)解释了很多(duō)不同的(de)观测结果。而(ér)暗(àn)物质的(de)本质就是宇宙当中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的(de)粒子，它(tā)们不参与任何其(qí)他的电磁作用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的(de)存在，就(jiù)相当于找(zhǎo)到了暗(àn)物(wù)质存在的(de)实际证据。这种粒子到底是什(shén)么？科(kē)学(xué)家(jiā)们已经提出了(le)数(shù)十种的(de)假想目标，而要寻找这些不(bù)同的(de)目(mù)标粒子所(suǒ)需要的(de)实验(yàn)方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会与(yǔ)常规物质相(xiāng)互作(zuò)用的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进行了超(chāo)过50次的(de)实验，却没有任何(hé)实(shí)质性的(de)发(fā)现，除了一个地(dì)方，意(yì)大利的格(gé)兰萨索山，隶属于阿(ā)尔卑(bēi)斯山脉(mài)。

在山下(xià)1400米处(chù)的地下(xià)矿井当(dāng)中，藏着地球上最大(dà)的(de)地学实验室，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质(zhì)粒子的周期(qī)性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的数据收集，人们发现了一(yī)个有趣的事情。探测率会(huì)在(zài)每年(nián)的6月份达到峰值(zhí)，然后(hòu)在11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在(zài)20年当(dāng)中每年都是(shì)一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为(wèi)这(zhè)可能是人类发现暗(àn)物质的第一(yī)个直接证据。

但是为什么暗(àn)物质会产(chǎn)生周期性的年度(dù)信(xìn)号呢？刚才(cái)我(wǒ)们(men)讲了太(tài)阳系正在以220公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕着银(yín)河(hé)系进行移动，那么如果(guǒ)暗物质存(cún)在(zài)宇宙当中，这意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中(zhōng)会(huì)产(chǎn)生相应的(de)振(zhèn)荡，同时地球又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间(jiān)，地球围绕太(tài)阳的(de)方向与太阳环绕银(yín)河系的方向(xiàng)是一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月(yuè)份的时候，地球与太(tài)阳的方向(xiàng)正好达(dá)到(dào)完全一致，这是理论上(shàng)地球穿越暗物质流最(zuì)快(kuài)的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最(zuì)慢(màn)值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了(le)60度(dù)的倾斜(xié)，但(dàn)是这并不影(yǐng)响这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科(kē)学(xué)家认为(wèi)这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人员(yuán)们所观(guān)测(cè)到的(de)周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差(chà)异也(yě)可能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚(shèn)至连意大利游客的数量也符(fú)合(hé)这个周期的规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又(yòu)在南(nán)半球建立(lì)了一(yī)个几乎相同的实验室，这里的季节与之前的实(shí)验室正(zhèng)好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室是一样的。

因此，如果在这里可以(yǐ)得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常(cháng)有力的证据(jù)了。但是由于(yú)这(zhè)个实验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前还无法提(tí)供相应的数(shù)据支(zhī)持。另(lìng)外，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新的望远镜，这台太空望远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟哈(hā)勃(bó)望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提(tí)供的视野是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个(gè)关(guān)键的用途就是探索暗(àn)物质背后的奥秘，对于探测的(de)结果，我(wǒ)们只能拭目以待(dài)了(le)。费米实(shí)验室(shì)粒(lì)子天(tiān)体(tǐ)物理中心的科学家丹琥(hǔ)珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬(fēn)研究发(fā)现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可(kě)能拥(yōng)有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应(yīng)，会支(zhī)持宇(yǔ)宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生(shēng)命进化的(de)一个重要因素。

如果这一理论得到(dào)进一(yī)步的证实(shí)，那么(me)遍(biàn)布宇宙当中的暗物质会不会意(yì)味着人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许在宇宙当中某个(gè)角(jiǎo)落的行星上(shàng)，暗物质(zhì)正在(zài)通(tōng)过这样的(de)效应创造生命。当然，这些(xiē)推论的(de)大前提(tí)是要先找到(dào)暗物(wù)质存在的实际证据(jù)。那(nà)么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不存(cún)在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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