宇宙是“人为制(zhì)造”的(de)？为何会存(cún)在科学无(wú)法解释的“暗物质”？暗物质又究竟(jìng)是什么？人(rén)类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的(de)证据，科学家(jiā)们在(zài)过去的几十年(nián)当(dāng)中(zhōng)进(jìn)行了超(chāo)过50次的长期实验(yàn)，但是却没有发现任何(hé)的(de)有(yǒu)效证据。除了一个(gè)地方，在1687年出版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理一书中，埃萨克牛(niú)顿发(fā)表了万有(yǒu)引力(lì)定律，它(tā)揭(jiē)示(shì)了宇宙中(zhōng)天体运动的规律。往后(hòu)的几(jǐ)百年来，当(dāng)天文学(xué)家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符(fú)合万有(yǒu)引力定律的(de)时候，他们就会(huì)知道，周围一定有未知的天体通过引(yǐn)力(lì)在(zài)摄动它的轨道(dào)。比如(rú)在1846年，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷彗(huì)星(xīng)、冥王星的发现(xiàn)都是应用万有引力定律所取得重大天(tiān)文成就的例子(zi)。但是(shì)这些发现都是(shì)在恒星系统的尺度(dù)当中，可当我们上升到(dào)星(xīng)系或(huò)者是星团的尺度，事情就开始(shǐ)变得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的物理学家(jiā)弗(fú)里(lǐ)茨(cí)兹威基正在研(yán)究(jiū)和测(cè)量(liàng)后发星(xīng)系(xì)团的质量。这(zhè)是(shì)一个由数千个(gè)星(xīng)系(xì)所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这些星系被引力束(shù)缚在一起(qǐ)。测量星系团的(de)质量一般会(huì)使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一致(zhì)，就可以确(què)定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第(dì)一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是测量(liàng)各(gè)个星系的(de)光度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的(de)计算，是(shì)利用光谱红移测量星系(xì)团中的各(gè)个星系相(xiāng)对于星系团的(de)运(yùn)动(dòng)速度。当(dāng)测量结果出来(lái)之后，兹威(wēi)基彻底懵了，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是“光度(dù)学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质(zhì)量并不以(yǐ)可见光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异(yì)的是，在测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系团中很多星系的(de)速度比(bǐ)理论(lùn)上要快得多，按(àn)照(zhào)牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量(liàng)所产生(shēng)的引(yǐn)力是(shì)无法(fǎ)将(jiāng)它们束缚在星系团内的，它(tā)们早就应该被抛出星(xīng)系(xì)团之外了(le)，除非有一(yī)种神秘(mì)的力(lì)量在(zài)起作用，这(zhè)种(zhǒng)力量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提(tí)出了这(zhè)样部分(fēn)不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据(jù)着(zhe)宇宙(zhòu)中(zhōng)绝大部分的质量。只是(shì)当时的人(rén)们对这样的一种说法不屑一(yī)顾。

直到40年之后，“暗(àn)物(wù)质”这个词才再一次出现。天(tiān)文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座星系(xì)中(zhōng)的(de)恒(héng)星运动。理论上来说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道上(shàng)的(de)运行速(sù)度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人(rén)感到不(bù)可(kě)思议。

随着与中心距离的增加(jiā)，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是根据牛(niú)顿的(de)万有引力(lì)定律(lǜ)，在星(xīng)系(xì)当中(zhōng)如果没有足(zú)够(gòu)大(dà)的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家们会(huì)使用一种相对标准的方法来解释(shì)暗(àn)物质的(de)存在，这种方法就(jiù)是测(cè)量星系当中气(qì)体在X轴上距(jù)离星(xīng)系中心的距离(lí)，以及在(zài)Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果出现异常(cháng)的(de)结果，就(jiù)认(rèn)为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科(kē)学(xué)家们(men)通过射电望远镜测量了距离星系中心更远距(jù)离的氢(qīng)元素，发现它们的旋转速度并不符(fú)合牛顿的力学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系也不例(lì)外(wài)，太阳系位于银(yín)河系(xì)的第三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万光年，根据万有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的运行速度应(yīng)该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速度，那(nà)么(me)产生以上这种向心加速度(dù)的(de)原因很可能就是(shì)存在(zài)着一种我们看不到的(de)物质，是这些暗物质的引力效应将(jiāng)星系聚集在了一起(qǐ)。

也是(shì)从这时开始，越来越(yuè)多的(de)研究人员(yuán)开始相信暗物质的存在(zài)。科(kē)学家根据星系外恒星(xīng)轨道(dào)的速(sù)度，估算在星系当中暗物质(zhì)的质量占(zhàn)整个星(xīng)系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不(bù)是唯一可以解释(shì)这个(gè)现(xiàn)象(xiàng)的原因。在一项新(xīn)的研究当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒(héng)星之间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文(wén)学(xué)家还发(fā)现(xiàn)了一个反常(cháng)的(de)星系，叫做Agc114905。这个(gè)星(xīng)系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系当中存在的恒星数量(liàng)却只有银河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在理(lǐ)论上(shàng)，该星系必须(xū)存在暗物质，否则就(jiù)会分崩离(lí)析。但(dàn)是(shì)科学家们使(shǐ)用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小(xiǎo)时的(de)详细(xì)测量(liàng)之后(hòu)，发现星系(xì)中(zhōng)的恒星运动(dòng)是可以用正常的(de)物质和力学定律来(lái)解释(shì)的(de)。那么又(yòu)有人提出，也(yě)许该星(xīng)系的暗物(wù)质(zhì)，已(yǐ)经被附近(jìn)的另一个大(dà)星系(xì)剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附(fù)近没(méi)有任(rèn)何星系存在(zài)。造(zào)成这些现象的除了暗物质的假说(shuō)之外(wài)，另一种可能(néng)就是人类对引力(lì)的理解还不够全面，引力很可(kě)能在(zài)不(bù)同尺度空间中(zhōng)的工作方式是不同的，这意味着(zhe)在行星系尺(chǐ)度(dù)中的天体会沿着它们的轨道，按照(zhào)我(wǒ)们所理(lǐ)解的方式运动(dòng)。但是上(shàng)升到星系和星团的(de)尺度，引力之间(jiān)的相互(hù)作用则是不(bù)同的方式。对于在星系团之间的(de)相(xiāng)互作(zuò)用，科学家还引入(rù)了外(wài)部(bù)场效应(yīng)的概念，指的是(shì)在数百万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对彼此特殊的(de)效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德(dé)理论。如果MOND蒙德(dé)理论成立，这(zhè)意味(wèi)着我们需要对现在的物理定(dìng)律进行修正，这(zhè)些发现(xiàn)也让很多(duō)人认(rèn)为暗物质假说理论就此终结(jié)。但是在宇宙当中还有关(guān)于暗物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论证据，这(zhè)些理论证据(jù)是蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)所(suǒ)没法解(jiě)释(shì)的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由(yóu)两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似(shì)这样(yàng)的星团，它们大部分(fēn)的普通质量都在(zài)星系的气体当中(zhōng)。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小(xiǎo)时发(fā)生碰(pèng)撞的时(shí)候，星(xīng)际(jì)气体的相互作(zuò)用就会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子(zi)弹星系团大部分(fēn)的质(zhì)量将(jiāng)位于(yú)所有这些气(qì)体所在(zài)的中间(jiān)区域(yù)。那么我们通过什么来验证它(tā)的(de)质量区域到底是不是(shì)集中在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙当(dāng)中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以明显地看到很(hěn)多星(xīng)系似(shì)乎被拉伸产生了巨大的形变(biàn)。其实这些星系(xì)本身并(bìng)不(bù)是真的被扭(niǔ)曲了(le)，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远的天体和我们地球(qiú)上的(de)观测者之间。被一个质量超级巨(jù)大的(de)天体遮挡(dǎng)，这个超大质量的东(dōng)西(xī)的引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力(lì)透镜(jìng)效应。这个巨大的天(tiān)体可能是超(chāo)大质(zhì)量的(de)黑洞(dòng)或者是暗物(wù)质。

所以(yǐ)当人们对(duì)子弹星系(xì)团观测的(de)时候，发现它的大质量(liàng)区(qū)域并(bìng)不是在中间，而(ér)是在(zài)两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解释方法就是当星团(tuán)发(fā)生全部的碰在职教育是什么意思，补充在职是什么意思撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气体被(bèi)卡(kǎ)在了中(zhōng)间，暗(àn)物(wù)质(zhì)则直接通过了这个区域，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被认为是暗物(wù)质(zhì)存在的迄今为止最好(hǎo)的理论证(zhèng)据(jù)。

除此在职教育是什么意思，补充在职是什么意思之外，还在职教育是什么意思，补充在职是什么意思有来自宇宙(zhòu)当(dāng)中最古老的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸(zhà)开(kāi)始，38万年之(zhī)后，可(kě)见(jiàn)光(guāng)终于可以(yǐ)畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越在宇宙当中(zhōng)了。经过了130多(duō)亿年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空间背景上留下了各相同(tóng)性的微波辐(fú)射。其中红色的部分表示温度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较(jiào)冷的区域，但(dàn)实际上(shàng)它(tā)们之间(jiān)的温差只(zhǐ)有万分(fēn)之(zhī)一。

科学家(jiā)们通过对(duì)前景(jǐng)背景分离后的(de)二(èr)值图像进行(xíng)连通域(yù)提(tí)取和(hé)标记之后发现，如(rú)果(guǒ)宇宙当(dāng)中没有暗物质(zhì)，图形(xíng)看起来(lái)不应(yīng)该是这样(yàng)的(de)，而随(suí)着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度(dù)会减小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗物质大约(yuē)是普通物质的(de)5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动(dòng)所需要的暗物质(zhì)比例是一致的。这就意(yì)味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很多不(bù)同的观测结果。而(ér)暗物质的本质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存(cún)在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与(yǔ)任何其他的电磁(cí)作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以如果(guǒ)能够找到这种粒子的(de)存在，就相当(dāng)于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了(le)数十(shí)种(zhǒng)的假(jiǎ)想目(mù)标，而要寻找这些(xiē)不同(tóng)的(de)目标粒子所需要的实验方(fāng)式也不相同。在过去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当中，人类为了寻找这些看(kàn)不见(jiàn)、摸不到，几(jǐ)乎不会与常规物质相互(hù)作用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进行了(le)超(chāo)过50次(cì)的实验，却(què)没(méi)有任何(hé)实(shí)质(zhì)性的发(fā)现，除了一个地(dì)方，意(yì)大利的格兰(lán)萨索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处(chù)的地下矿井(jǐng)当中，藏着地球(qiú)上最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探(tàn)测器，一直(zhí)致力于(yú)寻找(zhǎo)暗物质(zhì)粒子(zi)的(de)周期性震荡。

自(zì)1997年以(yǐ)来(lái)，这里的科学(xué)家(jiā)声称(chēng)观测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年的(de)数(shù)据收集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的6月份达(dá)到峰(fēng)值(zhí)，然后在(zài)11月降(jiàng)到(dào)最(zuì)低，而且(qiě)在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家(jiā)认为这可能是(shì)人类(lèi)发现暗物(wù)质的(de)第一个直(zhí)接证据。

但是为什么(me)暗物质(zhì)会(huì)产生周(zhōu)期性(xìng)的年度信号呢？刚才我们讲了太(tài)阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒的(de)速度(dù)围绕(rào)着银河系进行移(yí)动，那么如(rú)果暗(àn)物质存在宇宙当中，这意味(wèi)着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着暗物质流，这个过程中会(huì)产生相应的振荡，同(tóng)时地球(qiú)又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有半年(nián)的(de)时间，地球围绕太(tài)阳的(de)方向与(yǔ)太阳环(huán)绕(rào)银河系的(de)方向是(shì)一致的，而另外半年则与之相(xiāng)反。

而在(zài)6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳的方向正好达(dá)到完全一(yī)致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物(wù)质流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最(zuì)慢值(zhí)。尽管在(zài)实(shí)际的情况中，太阳系相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但是这并不影响(xiǎng)这个(gè)理论(lùn)的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以用来解释，研(yán)究(jiū)人员们所观(guān)测(cè)到的周期性信号。当然也(yě)可能有其他的情(qíng)况，造成(chéng)这种年度(dù)周期信号(hào)的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上的积雪，甚至连(lián)意(yì)大利(lì)游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规(guī)律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立(lì)了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这(zhè)里的(de)季节(jié)与之前的实验(yàn)室正好相反，而在这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物(wù)质流的运动特征和第(dì)一个实验室(shì)是一样的。

因此，如果在这(zhè)里可以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存(cún)在的非常(cháng)有力的证据了(le)。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所以截至目前(qián)还(hái)无法提供相应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望远镜，这台太(tài)空望远(yuǎn)镜(jìng)叫做(zuò)“南希格雷斯罗(luó)曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大(dà)小跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯罗(luó)曼太(tài)空望远镜其(qí)中一个关键(jiàn)的(de)用(yòng)途就是探索暗物质背后(hòu)的奥秘，对(duì)于探(tàn)测(cè)的结果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了(le)。费(fèi)米实验室(shì)粒子天体物理(lǐ)中心的科(kē)学家(jiā)丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特芬研究(jiū)发现，如果暗(àn)物质存在，它们极有(yǒu)可能(néng)拥有另一种神(shén)秘(mì)的效应，这(zhè)种暗(àn)物(wù)质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或者说(shuō)是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果这一理(lǐ)论得到进一(yī)步的证实(shí)，那么遍布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意(yì)味着人(rén)类(lèi)并不(bù)孤(gū)单(dān)呢？或许在宇宙当中(zhōng)某个角落的(de)行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样的效(xiào)应创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前提是要(yào)先(xiān)找到暗物质存在(zài)的(de)实(shí)际证据(jù)。那么(me)小伙伴(bàn)们，你(nǐ)们觉得暗物质到底(dǐ)存不存在呢？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新的动力！

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