宇宙是(莫衷一是什么意思 莫衷一是是褒义还是贬义shì)“人为制造”的？为(wèi)何会(huì)存(cún)在(zài)科学无法解释的(de)“暗物质”？暗物(wù)质又究竟是什么(me)？人类为了(le)寻找暗物质存在的证据，科(kē)学家(jiā)们在过去的几十年当(dāng)中进(jìn)行了超过50次的长期(qī)实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一(yī)个(gè)地方(fāng)，在1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示(shì)了宇宙中天体运动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们(men)发(fā)现某些天体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的(de)时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知(zhī)的天体通(tōng)过引力(lì)在摄动它(tā)的轨道。比如在1846年，奥(ào)本勒维(wéi)耶就通过天王(wáng)星运行轨(guǐ)道的异(yì)常，推算并且发现了海王星的存在。另外(wài)，哈(hā)雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重(zhòng)大天文成(chéng)就的例子。但是这些发(fā)现都是在恒(héng)星系统的尺度当中，可当我们上升(shēng)到(dào)星(xīng)系或者是星团(tuán)的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得诡异(yì)了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨(cí)兹(zī)威基正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星系所(suǒ)组成(chéng)的巨(jù)大(dà)星系团，这些星系(xì)被(bèi)引力束缚(fù)在(zài)一起。测量星系团的质量一(yī)般会使用到两种方法，当两种(zhǒng)方法结果一(yī)致，就可以(yǐ)确定其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学的质量"，需要的数据是(shì)测量各个(gè)星系的光(guāng)度(dù)。

第二(èr)种(zhǒng)是动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)的计(jì)算，是利用光谱红移测(cè)量星系团中的各个星系相对于星系团(tuán)的运动速度。当测量结果出来之后，兹威(wēi)基彻(chè)底(dǐ)懵了(le)，“动(dòng)力学质量”竟然(rán)是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着(zhe)，后(hòu)发(fā)座星系团有99%的质量消(xiāo)失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我(wǒ)们无法看到。最诡异的是(shì)，在测量速度的过程中，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很(hěn)多星系的速度比理论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运(yùn)动学定律，仅靠(kào)这些可见星系(xì)的(de)质量(liàng)所产生的引力是无法将(jiāng)它们束缚(fù)在星系团内(nèi)的(de)，它们早就(jiù)应该(gāi)被抛出星系团(tuán)之(zhī)外(wài)了，除(chú)非(fēi)有一种(zhǒng)神(shén)秘的力量(liàng)在起(qǐ)作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这(zhè)样部分不可见的暗质，它(tā)不发散光、吸(xī)光、反射(shè)光，但是(shì)它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部(bù)分的质(zhì)量。只(zhǐ)是当时(shí)的人(rén)们对这样的一种说法不屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才再(zài)一(yī)次出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和肯特福(fú)特(tè)在观测仙女座星系中(zhōng)的恒星(xīng)运动(dòng)。理论(lùn)上来说，距离中心越远(yuǎn)的恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就(jiù)会越(yuè)慢。但是他们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不(bù)可思议。

随(suí)着与(yǔ)中心距(jù)离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变。可(kě)是(shì)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(zhì)量来吸引它们，这些外(wài)围的恒(héng)星早就被甩到(dào)宇宙当中了(le)。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科学家们会(huì)使(shǐ)用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法(fǎ)就是测量星系(xì)当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及(jí)在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度。如(rú)果(guǒ)出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的(de)力量进入其(qí)中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距(jù)离星系中(zhōng)心更远距离的氢元素，发(fā)现它(tā)们的(de)旋转速度并不符合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我(wǒ)们的太(tài)阳系也不例(lì)外，太阳系位于银河系(xì)的第三悬臂之上，距离银(yín)河系中心(xīn)2.6万光年，根据万有引力定律进(jìn)行(xíng)计算，太阳系(xì)的运行速度(dù)应该是160千米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正(zhèng)在(zài)以220千米(mǐ)/秒的速(sù)度围绕银(yín)河系旋转(zhuǎn)，这个(gè)实际(jì)速度远(yuǎn)远大于(yú)理(lǐ)论速度，那么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能就是存在(zài)着一种我们看(kàn)不到的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的引(yǐn)力效应将星系(xì)聚集在了一起。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多(duō)的(de)研究(jiū)人员开始相(xiāng)信暗(àn)物(wù)质的存在。科学(xué)家根据星(xīng)系外(wài)恒星轨道的速度(dù)，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯(wéi)一(yī)可以解释(shì)这(zhè)个现象的原因。在一项(xiàng)新的(de)研(yán)究(jiū)当中，科(kē)学家们发现，几乎没有(yǒu)引力(lì)效应的遥远恒星之间，也(yě)会出(chū)现速(sù)度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星(xīng)系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银(yín)河系(xì)不多，但是(shì)星系(xì)当中存在的恒星(xīng)数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存(cún)在(zài)暗(àn)物质，否则就(jiù)会分崩(bēng)离析。但(dàn)是科(kē)学家们(men)使(shǐ)用最先进的(de)望远镜对其进行(xíng)了40个小(xiǎo)时(shí)的详细测量之(zhī)后，发现星系中的恒星运动是可(kě)以(yǐ)用正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星(xīng)系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大(dà)星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是，它的附近没有任何(hé)星(xīng)系存(cún)在。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的(de)除了暗(àn)物质的假(jiǎ)说之外，另一种可能就(jiù)是人(rén)类(lèi)对引力的理解(jiě)还(hái)不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作(zuò)方式是不同的，这意味着在行星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着它们(men)的轨道，按(àn)照(zhào)我们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引力之间的(de)相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)则是不同的方式。对于在(zài)星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部(bù)场效应(yīng)的概念，指的是(shì)在数百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨大的质(zhì)量之间会(huì)产生对彼此特殊的效果，这个理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论成立，这意味着我(wǒ)们需(xū)要对现(xiàn)在(zài)的物理定律进行(xíng)修正，这些发现也让很多人认为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论就此终结。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗(àn)物(wù)质存(cún)在的其他的理论证据，这些理论证据(jù)是蒙德(dé)理论所没法解(jiě)释(shì)的(de)“引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜”。

径向距离为37亿(yì)光(guāng)年的(de)子弹星系团，由两个碰撞(zhuàng)的星莫衷一是什么意思 莫衷一是是褒义还是贬义系团所组成(chéng)，类似这样的星团，它们大部分(fēn)的(de)普(pǔ)通质量都在星系(xì)的气体(tǐ)当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生碰撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作用就(jiù)会导致温度的急(jí)剧(jù)升高(gāo)，速度大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞(zhuàng)之后，子弹星(xīng)系(xì)团(tuán)大部(bù)分的质量将位于所有(yǒu)这些(xiē)气体所在的中间区域。那么我们通(tōng)过什么(me)来验(yàn)证它的(de)质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集中在(zài)中间呢？前不久(jiǔ)，詹姆斯韦伯太(tài)空望远(yuǎn)镜传回了宇(yǔ)宙(zhòu)当中第一张全(quán)彩的(de)高清照片，在照片中我们可(kě)以明显地看(kàn)到很多星系(xì)似乎被拉伸(shēn)产生(shēng)了巨(jù)大(dà)的(de)形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭曲了，也不(bù)是韦(wéi)伯望远镜(jìng)出了什么(me)问(wèn)题(tí)，而是这样极遥远(yuǎn)的天体和我(wǒ)们地球上的观测(cè)者之间。被一个质量超(chāo)级巨(jù)大(dà)的天体遮(zhē)挡，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星(xīng)系的光都(dōu)发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体可(kě)能是超大质量的黑(hēi)洞或者(zhě)是暗物质。

所(suǒ)以当人们对子弹星系团观测(cè)的时候(hòu)，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而是在两侧(cè)。所以最(zuì)好的解释方(fāng)法(fǎ)就是(shì)当星团(tuán)发生全部(bù)的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到(dào)的质(zhì)量气(qì)体被卡(kǎ)在了中间，暗(àn)物质则(zé)直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成了(le)引力(lì)透镜(jìng)。对(duì)子(zi)弹星系团(tuán)的引力透(tòu)镜研(yán)究也被认为是暗物质(zhì)存在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中最(zuì)古(gǔ)老(lǎo)的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年之后，可(kě)见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经过了130多亿年之后，这(zhè)些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐射(shè)。其(qí)中红(hóng)色的部分表示温度(dù)较(jiào)高的区域(yù)，蓝色则表(biǎo)示相对(duì)较冷的区域，但实际上它们之间(jiān)的(de)温差(chà)只(zhǐ)有万分之一。

科学(xué)家(jiā)们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离(lí)后的二值图像进行连通域提取和标记(jì)之后发(fā)现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的(de)，而随(suí)着(zhe)暗(àn)物质的增加(jiā)，一(yī)些(xiē)峰(fēng)值(zhí)的幅度会减小，才(cái)变得看(kàn)起来“和谐(xié)”。为(wèi)了匹配宇宙(zhòu)微波背景辐射(shè)的(de)测(cè)量值(zhí)，我们需(xū)要(yào)的暗物(wù)质大约是(shì)普通物质的(de)5倍。这个(gè)数字与解释星系当中恒星运动所需要的暗(àn)物质比例是一致的。这(zhè)就意味着。

用了一个简单的(de)理(lǐ)论(lùn)框架，就很(hěn)好(hǎo)地解(jiě)释了很多不(bù)同的观测结果。而暗物质的本质就是(shì)宇宙当中存(cún)在着(zhe)某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它(tā)们(men)不参与任何其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这种粒子的存在，就(jiù)相(xiāng)当于找(zhǎo)到(dào)了暗物质存在的实际(jì)证据。这(zhè)种(zhǒng)粒子到(dào)底是什(shén)么(me)？科学家们(men)已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的假想目标，而要(yào)寻找这(zhè)些(xiē)不同的目标粒子所(suǒ)需要的实验方(fāng)式也不相同。在(zài)过(guò)去的几十(shí)年(nián)当中，人类为了寻(xún)找这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会(huì)与常规(guī)物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科(kē)学家们已经进行(xíng)了(le)超过50次的实(shí)验，却没有任何实质性的(de)发现，除了一(yī)个地(dì)方，意大利的格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井当中，藏着地球(qiú)上最(zuì)大的(de)地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的(de)探测器，一(yī)直致(zhì)力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性(xìng)震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声称(chēng)观测到(dào)了某种信号。经过了(le)20多年的(de)数据收集(jí)，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都是一样。一些科学家(jiā)认为这可能是人类(lèi)发现(xiàn)暗物(wù)质的第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么暗物质会产生周期性的年度信号呢(ne)？刚才(cái)我们讲了(le)太(tài)阳系(xì)正在(zài)以220公里/秒的速度(dù)围(wéi)绕着银河系(xì)进行移动(dòng)，那么如果(guǒ)暗物(wù)质(zhì)存在(zài)宇宙当中，这(zhè)意味着(zhe)我(wǒ)们(men)也(yě)在以这样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流(liú)，这(zhè)个过(guò)程中会(huì)产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同时(shí)地球又(yòu)以(yǐ)30公里/秒的速度围绕太(tài)阳进行旋转(zhuǎn)。所(suǒ)以有(yǒu)半年的时间，地(dì)球(qiú)围(wéi)绕太(tài)阳(yáng)的方向与太阳环绕(rào)银河系的方向是(shì)一致的，而另外半年(nián)则与之相反(fǎn)。

而在(zài)6月(yuè)份的时候，地(dì)球(qiú)与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好达到完全一(yī)致(zhì)，这(zhè)是理论上地球穿(chuān)越暗(àn)物质流最快的时段。而(ér)在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾(qīng)斜，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因此科学(xué)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(xìn)号。当然也可能有其他的(de)情况，造成这(zhè)种(zhǒng)年度周期信号(hào)的差(chà)异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中的水分、高(gāo)山上(shàng)的积雪，甚至连意大利游客(kè)的数(shù)量也符(fú)合(hé)这个(gè)周期的规律。

所以(yǐ)，科学家们(men)又(yòu)在南(nán)半(bàn)球建立了一个几乎相同的实验室，这里的季(jì)节(jié)与之前的(de)实验(yàn)室正(zhèng)好(hǎo)相反，而在这里，地(dì)球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验(yàn)室是(shì)一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在(zài)这里可以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在(zài)的(de)非常有(yǒu)力的证据了。但是由于这个实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截至(zhì)目前(qián)还无法(fǎ)提供相应(yīng)的数据支持。另外(wài)，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射(shè)一台新的望远镜，这台太空(kōng)望远镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红(hóng)外(wài)仪(yí)器(qì)的100倍。南希(xī)格(gé)雷斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对于(yú)探(tàn)测的结果，我(wǒ)们(men)只能拭目以待了(le)。费米实验室(shì)粒(lì)子天(tiān)体物理中心的(de)科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究(jiū)发(fā)现，如果暗物质存在(zài)，它们极(jí)有可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的(de)诞生，或(huò)者说是生命进化的一个重要因素(sù)。

如果这一(yī)理(lǐ)论得到进一步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗(àn)物质会(huì)不会意味着人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落(luò)的行星上，暗物(wù)质正在通(tōng)过这样的(de)效应创造生(shēng)命。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么(me)小伙伴(bàn)们，你们觉得暗(àn)物(wù)质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我(wǒ)更新(xīn)的动力！

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