宇宙(zhòu)是“人为制造(zào)”的(de)？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗物质(zhì)又(yòu)究竟(jìng)是什么(me)？人类(lèi)为(wèi)了寻找暗物质(zhì)存在的(de)证据(jù)，科学家们在过去的(de)几十年当中进(jìn)行了(le)超(chāo)过(guò)50次(cì)的长期(qī)实验，但是却(què)没有发现任何的(de)有效证(zhèng)据。除了(le)一(yī)个地方，在(zài)1687年出(chū)版的自然哲(zhé)学(xué)数(shù)学原理(lǐ)一书中(zhōng)，埃萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有引力定律，它揭(jiē)示了宇宙中(zhōng)天体运动的规(guī)律。往(wǎng)后(hòu)的几百(bǎi)年(nián)来(lái)，当天文学家们发(fā)现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道(dào)出(chū)现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他们就(jiù)会(huì)知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力(lì)在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶(yé)就(jiù)通过(guò)天王星(xīng)运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈(hā)雷彗星、冥(míng)王星(xīng)的发(fā)现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重大天文(wén)成就的(de)例(lì)子。但(dàn)是这些发现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或(huò)者是星团的尺度，事情(qíng)就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗里茨兹威基(jī)正在研究(jiū)和测(cè)量后发星系团的质量。这是一个由数千个星系所组成的巨(jù)大(dà)星系团，这些星系(xì)被(bèi)引力(lì)束缚(fù)在一(yī)起。测量星系(xì)团的质量一般会(huì)使用到(dào)两种方法，当两种(zhǒng)方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确定其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系(xì)的光度。

第(dì)二种是动力学质量的计算，是(shì)利用光(guāng)谱红移(yí)测量星系(xì)团中的各个星系(xì)相对于星(xīng)系团的运动速度。当测量(liàng)结(jié)果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵(měng)了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是“光度学(xué)质(zhì)量”的(de)400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发座星系(xì)团有99%的(de)质量消失了(le)，或者说这99%的质量并(bìng)不以可见光的(de)形式(shì)所存在，我们(men)无法(fǎ)看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过(guò)程(chéng)中，兹威基发现星系(xì)团(tuán)中很多星系(xì)的(de)速度比理论上(shàng)要快得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系的质量所(suǒ)产生的引力是(shì)无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内(nèi)的，它们早就(jiù)应该被抛出(chū)星(xīng)系团之外了，除(chú)非有一(yī)种神秘的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形的物(wù)质(zhì)。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不可(kě)见(jiàn)的暗(àn)质，它(tā)不发散(sàn)光、吸光、反射光，但是它们却(què)占据(jù)着宇(yǔ)宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是当(dāng)时的人(rén)们对这样的一(yī)种说法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个词才(cái)再一次出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾和肯(kěn)特(tè)福特在观测(cè)仙女座星系中(zhōng)的(de)恒星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒(héng)星在其(qí)轨道上的运行(xíng)速度就会(huì)越慢(màn)。但是(shì)他们观测的结果(guǒ)却让人(rén)感到不可思(sī)议。

随着与中心距离(lí)的增加(jiā)，恒星的旋转速度几乎保持不(bù)变(biàn)。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系(xì)当(dāng)中(zhōng)如果没有足够大的质量来吸引(yǐn)它们，这些(xiē)外围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙当中了(le)。基于这种现(xiàn)象(xiàng)，科学家们(men)会使用一(yī)种相对标准的方法来解释暗物(wù)质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系(xì)中心的距(jù)离，以及在Y轴上气(qì)体的(de)旋转速度。如(rú)果出(chū)现(xiàn)异常(cháng)的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力(lì)量进入其中(zhōng)。

于是(shì)科学(xué)家们通过射电(diàn)望远镜测量了距离星(xīng)系(xì)中心(xīn)更远距离的氢元素(sù)，发现它(tā)们(men)的(de)旋转(zhuǎn)速度(dù)并不(bù)符(fú)合牛顿的力(lì)学定律。我们的(de)太阳系也(yě)不例外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂之上，距离银河系(xì)中心2.6万光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力定律进行(xíng)计算(suàn)，太(tài)阳系的(de)运行速度应(yīng)该(gāi)是160千米/秒(miǎo)，但实(shí)际上，太阳系正在以(yǐ)220千米(mǐ)/秒(miǎo)的(de)速度围绕银河系(xì)旋转，这个(gè)实际速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速度(dù)的原因很可能就(jiù)是存在着一种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应(yīng)将星(xīng)系聚集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物质的(de)存在。科(kē)学家根据星系外恒(héng)星(xīng)轨(guǐ)道(dào)的速度，估算在星系当(dāng)中暗(àn)物质的质量占整个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯(wéi)一可以(yǐ)解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研(yán)究(jiū)当(dāng)中，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上的微小差异(yì)。另外，天文(wén)学家还发(fā)现了一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大约2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系(xì)的千分之(zhī)一(yī)。

所以在(zài)理(lǐ)论上，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会(huì)分崩(bēng)离析。但是(shì)科(kē)学家们使(shǐ)用(yòng)最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时(shí)的(de)详细测量(liàng)之后，发现星系(xì)中的(de)恒星(xīng)运动是可以用正(zhèng)常的物(wù)质和力学定律来解(jiě)释的。那(nà)么又有人提(tí)出，也许该星系的暗物质(zhì)，已(yǐ)经被附近的另一(yī)个大星系(xì)剥离了(le)。奇(qí)怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系(xì)存在。造成(chéng)这些现象的除了暗物质(zhì)的(de)假说之外，另一种可能就是人类对(duì)引力的理解(jiě)还(hái)不够(gòu)全面，引力(lì)很可能在(zài)不同尺(chǐ)度(dù)空间中的(de)工(gōng)作(zuò)方哆瑞咪发嗦啦西哆8个音怎么写 - 手机爱问，哆瑞咪发嗦啦西哆8个音怎么读式是不同的，这意味(wèi)着在(zài)行星系尺度中的天体会沿着(zhe)它们的轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间(jiān)的相(xiāng)互作用则是不同的方式(shì)。对(duì)于在星系团(tuán)之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还引入了(le)外部场效应的(de)概念(niàn)，指的是(shì)在数百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的(de)质(zhì)量之间会(huì)产生对彼此特殊的(de)效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对现(xiàn)在的(de)物理定律(lǜ)进行(xíng)修正，这(zhè)些发现也让很多(duō)人认为(wèi)暗物(wù)质假说理论就此终(zhōng)结。但(dàn)是(shì)在宇(yǔ)宙当中还(hái)有关于暗物(wù)质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德理论(lùn)所没法解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子(zi)弹星系(xì)团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的星团，它们(men)大部分的普通质量都在星系的气(qì)体(tǐ)当(dāng)中。当星团以1000万公里/小时发生碰撞的时候，星际气体(tǐ)的相互(hù)作(zuò)用就会导致温度的急剧升(shēng)高，速度大(dà)幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰(pèng)撞之后(hòu)，子弹星系团(tuán)大部(bù)分的(de)质量将位(wèi)于所有这些气体所在的中间(jiān)区域。那么我(wǒ)们(men)通过什(shén)么(me)来验证(zhèng)它的质量区域到底(dǐ)是(shì)不(bù)是集中在中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全彩的(de)高(gāo)清照片，在照片中我们可以明显地看到(dào)很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的形(xíng)变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望(wàng)远(yuǎn)镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远(yuǎn)的(de)天体和我们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间(jiān)。被(bèi)一个质(zhì)量超(chāo)级(jí)巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东(dōng)西的引(yǐn)力，会使(shǐ)身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发生了扭(niǔ)曲。这个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是(shì)超大质(zhì)量的(de)黑洞或(huò)者是暗物质。

所以当人们对子(zi)弹星(xīng)系团观测的时候，发(fā)现(xiàn)它的大质量区域并不是在(zài)中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以(yǐ)最(zuì)好的解释方法就(jiù)是当星(xīng)团发生全部的碰撞时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气体(tǐ)被卡在了中间(jiān)，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究也(yě)被认为是(shì)暗物质(zhì)存在的迄今为止(zhǐ)最好的理论证据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开(kāi)始，38万年之后，可见光终于可以畅(chàng)通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇宙当(dāng)中了。经(jīng)过了130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相同性的微波(bō)辐射。其中红色(sè)的部分表示温度较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表示相(xiāng)对较冷的区域(yù)，但实际上它们之间的温(wēn)差(chà)只(zhǐ)有万分之一。

科学(xué)家们通过对前景背景分离后的二值(zhí)图(tú)像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗(àn)物质，图形看起来不(bù)应(yīng)该(gāi)是(shì)这样的，而随(suí)着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微(wēi)波(bō)背景(jǐng)辐射的(de)测(cè)量值，我们需要(yào)的暗物质大约是(shì)普通物质的(de)5倍。这(zhè)个数字与解释星(xīng)系当中恒(héng)星运动所需要的(de)暗物质比例是一(yī)致(zhì)的。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了一个简(jiǎn)单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很(hěn)多不同的观(guān)测结果。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何(hé)其他的(de)电磁作(zuò)用，只通过引力来相互(hù)作用(yòng)。所以如果能够找到这种(zhǒng)粒子的存(cún)在，就(jiù)相当于找到了暗(àn)物质存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底是什么？科学家们(men)已经提(tí)出了数十种的假想(xiǎng)目(mù)标(biāo)，而要寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过(guò)去的几十年当中，人类为(wèi)了寻(xún)找这些看(kàn)不(bù)见、摸(mō)不到，几乎(hū)不(bù)会与常(cháng)规物质(zhì)相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们(men)已(yǐ)经进行了超过50次的实验，却没有任何实质(zhì)性(xìng)的发现，除了一个地方(fāng)，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于阿尔卑斯(sī)山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地学实验(yàn)室，这个实验室(shì)叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三(sān)层楼高(gāo)的探测器(qì)，一直(zhí)致力于寻(xún)找暗(àn)物质粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里的科学(xué)家声称观测到了(le)某种信号。经过了20多年的数据收集，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会在每年的6月(yuè)份达到峰(fēng)值，然后在(zài)11月降(jiàng)到最(zuì)低，而且在20年当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认(rèn)为这(zhè)可能是人类发现(xiàn)暗物质的第一(yī)个直接证据。

但(dàn)是为什么暗(àn)物质(zhì)会产生周期性的年(nián)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(dù)围绕(rào)着银(yín)河系(xì)进(jìn)行(xíng)移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这(zhè)意味(wèi)着我(wǒ)们也在以这样的速度在穿越(yuè)着暗(àn)物质流，这个过程中会产生相应(yīng)的振荡，同时地(dì)球又以30公里/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半(bàn)年(nián)的时间(jiān)，地球围绕(rào)太(tài)阳的方(fāng)向(xiàng)与太阳环绕(rào)银(yín)河(hé)系的方(fāng)向(xiàng)是一(yī)致的，而另外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的(de)时(shí)候，地球与(yǔ)太阳的方向正好达(dá)到完全(quán)一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又(yòu)恰好达到了最慢值。尽管在实(shí)际的情况中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平(píng)面呈(chéng)现了60度(dù)的(de)倾斜，但是(shì)这(zhè)并不影响这个理论的有效性。

因此科学家认为这(zhè)可以用(yòng)来解释，研究人(rén)员们所观(guān)测到(dào)的(de)周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也(yě)可能有其他(tā)的情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号的差异也可(kě)能(néng)是温度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山(shān)上的积雪，甚至连意大利(lì)游客(kè)的数(shù)量也符合(hé)这(zhè)个周期(qī)的(de)规(guī)律。

所以，科学家们又在南半球建立了一(yī)个(gè)几(jǐ)乎相同(tóng)的(de)实验室，这(zhè)里的(de)季节与之前的实(shí)验室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过暗物质流的运(yùn)动(dòng)特征(zhēng)和第(dì)一(yī)个实验(yàn)室是(shì)一(yī)样的。

因此，如果在(zài)这里可以(yǐ)得到相同(tóng)的信(xìn)号(hào)，就(jiù)可以成为暗物质所存在的非常(cháng)有力(lì)的证据了(le)。但(dàn)是(shì)由于这个(gè)实验室刚(gāng)刚建成不(bù)久，所(suǒ)以截至(zhì)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(tái)新的(de)望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大(dà)小跟哈(hā)勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能(néng)拭目(mù)以待了。费米实(shí哆瑞咪发嗦啦西哆8个音怎么写 - 手机爱问，哆瑞咪发嗦啦西哆8个音怎么读)验室粒子天(tiān)体物(wù)理中心的科学(xué)家丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发(fā)现(xiàn)，如果暗物(wù)质存在(zài)，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应(yīng)，这种暗物质效(xiào)应，会支(zhī)持宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者说是生命(mìng)进化的一个重要因素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍布(bù)宇(yǔ)宙当中(zhōng)的暗物质(zhì)会不会(huì)意味着(zhe)人类并(bìng)不孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某(mǒu)个角落的行(xíng)星上，暗物质正(zhèng)在通过这(zhè)样的效应创造生(shēng)命。当然，这些推论的大前提是(shì)要(yào)先找到暗物质存在(zài)的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存(cún)不存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新的动力！

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