宇宙(zhòu)是“人(rén)为制造”的？为何会存在科(kē)学无法解(jiě)释的“暗(àn)物(wù)质(zhì)”？暗物(wù)质又究竟是什(shén)么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科学(xué)家们(men)在过去的几十年当中进行了(le)超过(guò)50次的长期(qī)实验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何(hé)的有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规(guī)律(lǜ)。往(wǎng)后的(de)几百年来，当天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨道出(chū)现(xiàn)异(yì)常，不符合万有引力定律的(de)时候，他们就(jiù)会(huì)知道，周围一定有(yǒu)未知的(de)天(tiān)体通(tōng)过(guò)引力在摄动(dòng)它的轨道。比(bǐ)如(rú)在1846年，奥本(běn)勒维(wéi)耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行(xíng)轨道的异(yì)常，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星的存在。另外，哈(hā)雷彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得重大天文(wén)成(chéng)就(jiù)的例子。但是这(zhè)些发现都是(shì)在恒(héng)星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或(huò)者是星团的尺度，事情就开始变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和测(cè)量后发星系团的(de)质量。这是(shì)一(yī)个由(yóu)数千(qiān)个星系(xì)所组成(chéng)的(de)巨大(dà)星系(xì)团，这些星系被引力束(shù)缚在一起。测量星系团的质量一般会使用到两(liǎng)种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方法结果一致，就可以确定其质量的(de)范(fàn)围(wéi)。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量"，需要(yào)的数据是(shì)测量各个星(xīng)系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用光(guāng)谱红移测(cè)量星(xīng)系(xì)团中(zhōng)的各个星系相对(duì)于星系团(tuán)的运动速度。当测量(liàng)结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这(zhè)意味着(zhe)，后发座星系团有99%的质量(liàng)消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的(de)质量并不以可(kě)见光的形(xíng)式(shì)所(suǒ)存在(zài)，我们无法看到。最诡(guǐ)异的是，在测量速度(dù)的(de)过程(chéng)中，兹(zī)威基(jī)发(fā)现星系团中很(hěn)多星系(xì)的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠(kào)这些可见星(xīng)系的质(zhì)量所产生的(de)引(yǐn)力是无法将它(tā)们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系(xì)团之外(wài)了，除(chú)非有一(yī)种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的力量在起作用，这种力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基(jī)提出了这样部分不可(kě)见的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但(dàn)是它们却占据着(zhe)宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质量。只(zhǐ)是(shì)当时的人们对(duì)这样(yàng)的一(yī)种(zhǒng)说法不屑一顾。

直(zhí)到40年(nián)之后，“暗(àn)物(wù)质”这个词才(cái)再一次出现。天文(wén)学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒星运(yùn)动(dòng)。理论(lùn)上来说，距离中心越远的恒(héng)星在(zài)其轨道上(shàng)的运(yùn)行速度就会(huì)越慢。但是他们观测的(de)结(jié)果却让人感到不可思议(yì)。

随(suí)着与中心距离的增(zēng)加，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足够大的(de)质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中(zhōng)了(le)。基于这(zhè)种现(xiàn)象，科学家们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准(zhǔn)的方(fāng)法来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体(tǐ)的旋(xuán)转速(sù)度。如果出现异常的结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星(xīng)系中心(xīn)更(gèng)远(yuǎn)距离(lí)的氢元(yuán)素，发现(xiàn)它们的旋(xuán)转速度(dù)并(bìng)不(bù)符合牛顿的力学定律。我们(men)的太(tài)阳系也(yě)不例外，太阳(yáng)系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离(lí)银(yín)河系中心(xīn)2.6万(wàn)光年，根据万有引力定律进行计(jì)算(suàn)，太阳系的(de)运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上(shàng)，太阳系(xì姓张的历史名人有哪些 张姓皇帝一共有几位)正在(zài)以220千(qiān)米(mǐ)/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实(shí)际速(sù)度远(yuǎn)远大于理(lǐ)论速(sù)度，那么(me)产生以上这种向心加速度(dù)的原因很(hěn)可能就是(shì)存在(zài)着一(yī)种(zhǒng)我们看不到的物质，是这些暗物质的(de)引(yǐn)力效应将(jiāng)星系(xì)聚集(jí)在了一(yī)起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越(yuè)来越多的(de)研究人(rén)员开始相信暗物质(zhì)的存在。科(kē)学(xué)家根据星系外恒星(xīng)轨道的(de)速度(dù)，估(gū)算(suàn)在星系当中(zhōng)暗物质的质量占整(zhěng)个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解释(shì)这个(gè)现象的(de)原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎(hū)没(méi)有引力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出现速度上的微小差(chà)异。另外，天文学家还发现(xiàn)了(le)一个反常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这(zhè)个(gè)星(xīng)系距离地球大约2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银河(hé)系不(bù)多，但是星系(xì)当中存(cún)在的恒星(xīng)数量却只有银河(hé)系的千(qiān)分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上，该(gāi)星(xīng)系必须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离(lí)析。但(dàn)是科学家们使用最先进(jìn)的望远镜对其进(jìn)行了40个小时(shí)的详细(xì)测量之后，发现星系中(zhōng)的恒(héng)星运动(dòng)是(shì)可(kě)以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学(xué)定律来解释(shì)的。那么又有人提(tí)出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的是，它的附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些(xiē)现象的除了(le)暗物质的(de)假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可(kě)能就(jiù)是人类对引力的理解还不够全(quán)面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同(tóng)尺(chǐ)度空间中的工(gōng)作方式(shì)是不同的，这(zhè)意(yì)味着在行星(xīng)系(xì)尺度(dù)中的天体会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但(dàn)是(shì)上(shàng)升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间的相互(hù)作用则(zé)是不同的(de)方式。对(duì)于在(zài)星系团之间的相互(hù)作用，科(kē)学家(jiā)还引入了外(wài)部场效应的概念，指的(de)是在数百万光(guāng)年的规模上(shàng)，巨大的质量之间(jiān)会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的效果，这个理论叫(jiào)做(zuò)MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意(yì)味(wèi)着我们需要对现在的物理(lǐ)定律进行修正，这些发现也(yě)让很多(duō)人认为暗物质(zhì)假说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关于暗物质存(cún)在的其他的理论证据，这些理(lǐ)论证据(jù)是(shì)蒙德理(lǐ)论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径(jìng)向(xiàng)距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们大部(bù)分的普(pǔ)通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小(xiǎo)时发生碰撞的时(shí)候，星际气体(tǐ)的相互作用就(jiù)会导致温度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在(zài)理论(lùn)上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之(zhī)后，子(zi)弹星(xīng)系团大部(bù)分(fēn)的质(zhì)量将位于所(suǒ)有这些气(qì)体所在的中(zhōng)间区域。那(nà)么我们通过(guò)什么来验证它的(de)质量(liàng)区域(yù)到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦(wéi)伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回(huí)了宇宙当中第(dì)一张全彩(cǎi)的高清照(zhào)片，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以(yǐ)明(míng)显地看(kàn)到很(hěn)多星系(xì)似(shì)乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些(xiē)星系本身(shēn)并不是真的被(bèi)扭曲了，也(yě)不是韦伯望远镜出了什么问题，而(ér)是(shì)这样极遥远的(de)天体和(hé)我(wǒ)们地球(qiú)上的观测者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超级巨(jù)大的天体(tǐ)遮挡，这(zhè)个超大质量的东(dōng)西的引力，会(huì)使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生(shēng)了扭(niǔ)曲(qū)。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大(dà)的天(tiān)体可能是超大质量的(de)黑洞(dòng)或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以(yǐ)当人们(men)对子弹星系团观测的时(shí)候，发现它的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解释方(fāng)法(fǎ)就(jiù)是当(dāng)星团发生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可被观测到的质量气体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则(zé)直接通过(guò)了(le)这个区域，并在两边形(xíng)成了(le)引(yǐn)力透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜(jìng)研究也被姓张的历史名人有哪些 张姓皇帝一共有几位认为是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今为(wèi)止(zhǐ)最好的(de)理论(lùn)证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终(zhōng)于可(kě)以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留(liú)下了各相同(tóng)性的(de)微(wēi)波辐射。其(qí)中红色的部(bù)分(fēn)表示温度较高的区域，蓝色则表(biǎo)示(shì)相对较冷(lěng)的区域，但实际(jì)上(shàng)它们之(zhī)间(jiān)的温差只有万分之一(yī)。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景(jǐng)背景分离后(hòu)的(de)二值(zhí)图像进行连通域(yù)提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看起(qǐ)来不应(yīng)该是这(zhè)样的，而(ér)随着(zhe)暗物质(zhì)的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射(shè)的测量值(zhí)，我们需要(yào)的暗物质大(dà)约是(shì)普通物(wù)质的(de)5倍。这(zhè)个数字与(yǔ)解释星系(xì)当中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物(wù)质比例是一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理(lǐ)论框架，就(jiù)很好(hǎo)地解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的(de)本(běn)质就是宇宙当中存在(zài)着某种(zhǒng)类型(xíng)的(de)粒(lì)子，它们不(bù)参与任(rèn)何其他(tā)的电磁作(zuò)用，只通过引力来相互作用。所(suǒ)以如果能够找到这种粒(lì)子(zi)的存在，就相当于找到(dào)了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科(kē)学家们已(yǐ)经提出了(le)数十(shí)种(zhǒng)的假想(xiǎng)目(mù)标(biāo)，而(ér)要寻找(zhǎo)这些(xiē)不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式也(yě)不(bù)相同。在过去(qù)的几十年(nián)当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这(zhè)些看不见、摸不(bù)到，几乎不会与常规(guī)物质相互作用的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行了超过50次(cì)的实验，却(què)没有任(rèn)何实质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于(yú)阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的(de)地学实(shí)验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里(lǐ)的科学家声称观测到(dào)了某种信号。经(jīng)过了20多年的(de)数据收集(jí)，人们发现了(le)一个有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年(nián)的6月(yuè)份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降到(dào)最低，而且在(zài)20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认为这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一(yī)个直接证(zhèng)据。

但是为什么(me)暗物质会(huì)产生周期性(xìng)的(de)年度(dù)信号(hào)呢？刚才我们(men)讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕(rào)着银河系(xì)进行移动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意(yì)味着我们也在以(yǐ)这样(yàng)的(de)速度在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相(xiāng)应的(de)振荡，同时地(dì)球又以30公里(lǐ)/秒的(de)速度围绕(rào)太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向(xiàng)是一(yī)致(zhì)的，而(ér)另外半年则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太阳的方向(xiàng)正好(hǎo)达到完全一致，这是(shì)理论上地球(qiú)穿(chuān)越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好达到了(le)最(zuì)慢值。尽(jǐn)管在实际的(de)情况中，太阳系相(xiāng)对(duì)银河系的(de)平(píng)面(miàn)呈现了60度的(de)倾斜(xié)，但是这并不影(yǐng)响这个(gè)理论(lùn)的有效(xiào)性。

因此科学家认为这可以用来解释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山(shān)上的(de)积雪，甚至连意大利(lì)游客的数量也符合这个周期的规律。

所以，科学家们又在(zài)南半球建(jiàn)立了一(yī)个(gè)几乎相同的实验室，这里的季节(jié)与之前(qián)的实验室(shì)正好(hǎo)相反，而在这里(lǐ)，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(cǐ)，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就(jiù)可以(yǐ)成为(wèi)暗(àn)物质所存在(zài)的非常有力的(de)证(zhèng)据了。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目(mù)前(qián)还无法提供相应的数(shù)据支持。另外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈(hā)勃望远(yuǎn)镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外(wài)仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是探(tàn)索(suǒ)暗物(wù)质背后的奥秘(mì)，对于探测的结(jié)果，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室(shì)粒(lì)子天体(tǐ)物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它(tā)们极有可能拥(yōng)有(yǒu)另一种神(shén)秘的(de)效应，这种暗(àn)物质(zhì)效应，会支持(chí)宇宙当中生(shēng)命(mìng)的诞(dàn)生，或者说是生命(mìng)进(jìn)化的(de)一个重要(yào)因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证(zhèng)实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质会不会(huì)意(yì)味着人类并不孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的行(xíng)星上(shàng)，暗物(wù)质(zhì)正(zhèng)在通(tōng)过这样的(de)效应创造生命。当然，这些(xiē)推(tuī)论的大前提(tí)是要先找到暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴(bàn)们，你们觉得暗物(wù)质到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的(de)动力(lì)！

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