宇宙是“人为制造”的(de)？为何会存在科(kē)学无法解释(shì)的“暗物质”？暗物质又究竟是什么(me)？人(rén)类为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的(de)证(zhèng)据，科学家们在(zài)过去的几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过50次的长(zhǎng)期(qī)实验，但是却(què)没有发现(xiàn)任何的(de)有效证据。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数(shù)学原理(lǐ)一书中，埃(āi)萨克牛(niú)顿发表了(le)万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运动(dòng)的(de)规律(lǜ)。往后的几百(bǎi)年来，当天文学家们(men)发(fā)现某些天体运行(xíng)轨(guǐ)道出现异常，不(bù)符合(hé)万有引力定律的时(shí)候，他(tā)们就会知道，周围(wéi)一定有未(wèi)知(zhī)的天(tiān)体通过引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通(tōng)过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存(cún)在。另(lìng)外，哈雷彗星、冥王星的(de)发现都是应(yīng)用万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是(shì)在(zài)恒星系统的(de)尺度当(dāng)中，可当(dāng)我们上升到(dào)星系或者是(shì)星(xīng)团的(de)尺(chǐ)度(dù)，事(shì)情就开(kāi)始变得诡(guǐ)异(yì)了。

1933年，瑞(ruì)士(shì)的(de)物理学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究和(hé)测量后发星(xīng)系团的质量(liàng)。这是一个由(yóu)数千个星(xīng)系(xì)所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测量星系团的(de)质量一般会使用(yòng)到两(liǎng)种方法，当(dāng)两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的范围。

第一种(zhǒng)是获得其"光度学的质量"，需要(yào)的数(shù)据是测量各个星系的光度(dù)。

第二种是动力学质量的计(jì)算，是利用光谱(pǔ)红(hóng)移(yí)测量星(xīng)系团中(zhōng)的各个星(xīng)系相对于星系团的运(yùn)动(dòng)速度。当测量结果出来之(zhī)后(hòu)，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然是(shì)“光(guāng)度学质量”的400倍。这意(yì)味(wèi)着(zhe)，后发座星系团有99%的质量消失了，或(huò)者说这99%的质(zhì)量并(bìng)不以可见(jiàn)光的形(xíng)式(shì)所(suǒ)存在，我们无(wú)法看到。最(zuì)诡异的(de)是，在测(cè)量速度的过程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星系的速(sù)度比理(lǐ)论上要(yào)快得多(duō)，按照(zhào)牛(niú)顿的(de)运(yùn)动学定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量所产生的引力是(shì)无法将它(tā)们(men)束缚(fù)在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除(chú)非有一(yī)种神(shén)秘的(de)力量在(zài)起作(zuò)用，这种力量来源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维基提出了这样部(bù)分不(bù)可见的暗质(zhì)，它不(bù)发(fā)散光、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分(fēn)的质量。只是(shì)当时的人们(men)对这样的一种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“希望的拼音是什么暗(àn)物质”这个词(cí)才再一次出现(xiàn)。天(tiān)文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特(tè)福特在观测仙女座星(xīng)系(xì)中的恒星运动。理论上来(lái)说，距离(lí)中(zhōng)心越远的(de)恒星(xīng)在其轨道上的运行速度就会越慢。但是(shì)他(tā)们(men)观测的结果却让人感到不(bù)可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离的增加(jiā)，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎保持(chí)不变。可(kě)是根据牛顿的(de)万有引力定(dìng)律，在星(xīng)系(xì)当中如(rú)果没(méi)有足够大的(de)质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒(héng)星(xīng)早就被甩到宇宙当中了。基(jī)于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学家们会使用(yòng)一种(zhǒng)相(xiāng)对(duì)标准(zhǔn)的(de)方法来(lái)解释暗(àn)物质的存(cún)在，这种方法(fǎ)就是测量星(xīng)系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心的(de)距离，以(yǐ)及在Y轴上气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出(chū)现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力量进入其中。

于(yú)是(shì)科学家们通过射电望远镜测量(liàng)了距离星系(xì)中心更(gèng)远距离的氢元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的(de)力学定律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬臂之(zhī)上，距离银(yín)河系(xì)中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进行计算，太(tài)阳系的运行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以220千米/秒的速度围(wéi)绕(rào)银河(hé)系(xì)旋转，这个(gè)实际(jì)速度(dù)远远大(dà)于理论(lùn)速(sù)度(dù)，那么产生以上这种向心加(jiā)速度的原因很(hěn)可能就是(shì)存(cún)在着一种我(wǒ)们看不到的(de)物质(zhì)，是这(zhè)些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集(jí)在(zài)了一起。

也(yě)是(shì)从这(zhè)时开始，越来越(yuè)多的研究人员开始相信暗物(wù)质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速度，估算在星系(xì)当(dāng)中暗物质的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释这个现象的原(yuán)因。在一项(xiàng)新的研(yán)究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引(yǐn)力效应(yīng)的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小差异。另(lìng)外，天文学家还发(fā)现了(le)一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系(xì)距离地球大(dà)约2.5亿光年，大小和银河系不多(duō)，但(dàn)是(shì)星系当中存在的恒(héng)星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必(bì)须存在暗(àn)物质，否则就会分(fēn)崩离析。但是(shì)科(kē)学家们(men)使(shǐ)用最先进(jìn)的望远镜对其进行了40个(gè)小时的详细(xì)测量之后，发现星系中的恒星运动是(shì)可以(yǐ)用(yòng)正常的物质和力学(xué)定律(lǜ)来解(jiě)释的。那么(me)又有人提(tí)出，也许该(gāi)星(xīng)系(xì)的(de)暗(àn)物(wù)质，已经被附近(jìn)的另一(yī)个大星系剥离(lí)了。奇怪的是，它的附近没有任何星系存在(zài)。造(zào)成这些现(xiàn)象的除了(le)暗物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就是人类对引力的(de)理解还不够全(quán)面，引力很可能在不(bù)同(tóng)尺度(dù)空(kōng)间中的工作(zuò)方式是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在(zài)行星系尺度中(zhōng)的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我们所理(lǐ)解的方式(shì)运(yùn)动。但是上升到星系(xì)和星团(tuán)的尺度，引力之间的(de)相互作用则是不同的(de)方式(shì)。对(duì)于(yú)在星系(xì)团之间的相互作用，科(kē)学家(jiā)还(hái)引(yǐn)入了外(wài)部场(chǎng)效应(yīng)的(de)概念，指(zhǐ)的(de)是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大(dà)的质量(liàng)之间会(huì)产生(shēng)对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成(chéng)立，这意味(wèi)着(zhe)我们需(xū)要对现在的物理(lǐ)定律进行(xíng)修正希望的拼音是什么，这(zhè)些发现也让很多人认为暗(àn)物质假(jiǎ)说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当(dāng)中(zhōng)还有关于暗(àn)物质存在(zài)的其他的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论(lùn)证据(jù)是蒙德理论(lùn)所没(méi)法解释的“引力透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星(xīng)系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大部分的(de)普通(tōng)质量(liàng)都在星系的气(qì)体(tǐ)当(dāng)中(zhōng)。当星团以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的(de)时候(hòu)，星际(jì)气(qì)体的相互(hù)作用就会导致温度的(de)急剧(jù)升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论(lùn)上，在(zài)碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团大(dà)部分的质量将位于所(suǒ)有这些气体(tǐ)所在的中间区域。那么(me)我(wǒ)们(men)通过什么(me)来验证它的质量(liàng)区域到底(dǐ)是不是集中在中(zhōng)间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一张全(quán)彩的高清照片(piàn)，在照片中我们(men)可以明显(xiǎn)地看到很(hěn)多星系(xì)似乎被拉(lā)伸产生了巨(jù)大(dà)的形变。其实这些星系本(běn)身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯望远镜出(chū)了什么问题，而是这样极(jí)遥远的天体和(hé)我们地球上的观测者之间。被一个质量超级巨大的天体遮挡，这个超大质(zhì)量(liàng)的东(dōng)西的引力，会使身后更遥(yáo)远星系(xì)的光都发生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效应。这个巨(jù)大的天体可能是超大质量(liàng)的黑洞或者是暗(àn)物(wù)质。

所(suǒ)以当人(rén)们对子弹星(xīng)系团观测的时候，发现它的大质量区(qū)域并(bìng)不是在中间，而(ér)是在两侧(cè)。所以最好的(de)解释方法(fǎ)就是(shì)当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时，可被(bèi)观测(cè)到的(de)质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗物(wù)质则直(zhí)接通(tōng)过了这个区域，并(bìng)在两边形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的(de)引力透镜研究也被认为是暗物质存在的迄(qì)今为止最好的(de)理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最(zuì)古老的光。从宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙当中了。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景(jǐng)上(shàng)留(liú)下了各相同性的微波辐射(sh希望的拼音是什么è)。其中(zhōng)红色的部分表示(shì)温度较高(gāo)的区(qū)域，蓝(lán)色则表示相对较(jiào)冷(lěng)的区域(yù)，但(dàn)实际(jì)上它们之间的温差只有万(wàn)分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对前(qián)景背景分离后的二值图像进行连(lián)通域提取和标记之后(hòu)发现，如果宇宙当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物(wù)质的增加(jiā)，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得看(kàn)起来“和(hé)谐(xié)”。为了(le)匹配宇宙微波背景辐(fú)射的测(cè)量值(zhí)，我们需(xū)要的暗物(wù)质(zhì)大约是(shì)普(pǔ)通物质的5倍。这个(gè)数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需(xū)要的(de)暗物质(zhì)比例是一致的。这就意(yì)味着(zhe)。

用了一个简单(dān)的理论框架，就(jiù)很好地解释了很多不同的(de)观测(cè)结(jié)果。而暗物质(zhì)的本(běn)质就是宇宙当(dāng)中存在着某(mǒu)种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它们不(bù)参(cān)与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力(lì)来相互作(zuò)用。所以(yǐ)如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到(dào)了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经提出了(le)数十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方式也(yě)不相同。在过去的几十年当中，人类为了寻(xún)找这(zhè)些看不(bù)见、摸不到，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学(xué)家们已经(jīng)进行了(le)超过50次的(de)实验，却(què)没有任何实质性(xìng)的发(fā)现，除了一(yī)个地方，意大利的格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的(de)地下矿井当(dāng)中，藏着地球上最大的地(dì)学实验室，这个实(shí)验室叫“DAMA/LIBRA”。这里(lǐ)有一个(gè)三层(céng)楼高的探测器，一(yī)直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以来(lái)，这里的(de)科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多年的数据(jù)收集，人们(men)发现了(le)一个有趣的(de)事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰值，然后在(zài)11月降到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年都是(shì)一样。一些(xiē)科学家认为这可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为什么暗物(wù)质会产生(shēng)周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公(gōng)里/秒的(de)速度(dù)围(wéi)绕着银河系进行(xíng)移动，那(nà)么(me)如(rú)果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度在穿越着暗(àn)物质(zhì)流(liú)，这个过程中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的(de)速度围绕太阳进行旋转。所以有半年的时间，地(dì)球(qiú)围(wéi)绕(rào)太阳的方向与太阳环绕银河系的(de)方向是(shì)一致的(de)，而另外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到(dào)完(wán)全(quán)一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿(chuān)越暗物质流最(zuì)快的时段(duàn)。而在11月(yuè)份，又恰好达到了最慢值。尽管(guǎn)在实际的(de)情况中(zhōng)，太阳(yáng)系(xì)相(xiāng)对(duì)银河系的(de)平面(miàn)呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这并不影响这个理(lǐ)论的(de)有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用来(lái)解释，研(yán)究人员们所观测到的周期性信号(hào)。当然也(yě)可(kě)能(néng)有其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度(dù)周期(qī)信(xìn)号的差异也(yě)可能(néng)是温度、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水(shuǐ)分、高山上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意大(dà)利游客的数量也符(fú)合这(zhè)个周期的规律(lǜ)。

所以，科学(xué)家们又在南半球建立了(le)一个几乎相同的(de)实验室，这里(lǐ)的季节与之(zhī)前的实验(yàn)室(shì)正好相反，而(ér)在这(zhè)里，地球(qiú)穿过(guò)暗物质流的(de)运动特征和第一(yī)个实验(yàn)室是一样的(de)。

因此，如果在这里可以得到相同的信(xìn)号，就可以成为(wèi)暗物质所存在的非常有力的证据了(le)。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将(jiāng)会发射一(yī)台新(xīn)的望远镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提供的(de)视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪器(qì)的100倍(bèi)。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途(tú)就是(shì)探索暗物质背(bèi)后的奥秘，对(duì)于探(tàn)测的结果，我们(men)只能(néng)拭目以待了。费米实验室粒(lì)子(zi)天体(tǐ)物(wù)理中(zhōng)心的科学家丹(dān)琥珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森斯特芬(fēn)研(yán)究发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它(tā)们(men)极有可能拥有另(lìng)一(yī)种(zhǒng)神秘(mì)的效应，这种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是(shì)生(shēng)命进化的一个重(zhòng)要因素。

如果这一(yī)理论得到(dào)进一步的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中的(de)暗物质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗(àn)物质正在通过这样的效应创造生命(mìng)。当然(rán)，这(zhè)些(xiē)推论的(de)大(dà)前提是(shì)要先找到(dào)暗物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴(bàn)们，你们(men)觉得(dé)暗(àn)物质到底(dǐ)存不存(cún)在呢？喜欢请(qǐng)点赞，你的(de)支(zhī)持是我更新(xīn)的动力！

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