宇宙(zhòu)是(shì)“人为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质”？暗(àn)物(wù)质又究竟是(shì)什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科学家们在(zài)过去(qù)的几(jǐ)十年(nián)当(dāng)中进行了超过(guò)50次(cì)的长(zhǎng)期实验，但是却没(méi)有发现任何的有效证据。除了一(yī)个地方，在(zài)1687年出版的自然哲(zhé)学数学(xué)原(yuán)理一书中，埃萨克牛顿发表了万有引力(lì)定律，它揭示了宇(yǔ)宙中天(tiān)体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后的几百(bǎi)年来，当天文(wén)学家们发(fā)现(xiàn)某(mǒu)些天(tiān)体运行轨道出现异常(cháng)，不符合万有(yǒu)引力定律的(de)时候，他(tā)们就(jiù)会知道，周围一(yī)定(dìng)有未知的天体通过引力在摄动(dòng)它的轨道。比如(rú)在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行(xíng)轨道的异常(cháng)，推算并(bìng)且发现(xiàn)了海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗星、冥王星的发(fā)现都是应(yīng)用万有引(yǐn)力定律(lǜ)所取得重大天文成就的(de)例子。但是这些发现(xiàn)都是在恒星系统的尺度(dù)当(dāng)中，可当我们上升(shēng)到星系(xì)或(huò)者是星团的尺度(dù)，事(shì)情就(jiù)开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹威基正在研(yán)究和测(cè)量后发星系团(tuán)的质量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团(tuán)，这些(xiē)星系被(bèi)引力束缚在一(yī)起(qǐ)。测量(liàng)星系团的(de)质量(liàng)一(yī)般会使用到两种方法，当两种方法结果一(yī)致，就可(kě)以确定其(qí)质量(liàng)的范围。

第(dì)一种(zhǒng)是获得其(qí)"光度(dù)学的质量"，需要的(de)数据是测量各个星系(xì)的光度。

第二(èr)种是动力学(xué)质量(liàng)的计(jì)算(suàn)，是(shì)利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系团的运动速(sù)度。当测量结果出来之(zhī)后，兹(zī)威基(jī)彻底懵(měng)了，“动力学质量(liàng)”竟然是“光(guāng)度(dù)学质量(liàng)”的(de)400倍(bèi)。这意味(wèi)着，后发座星系团(tuán)有(yǒu)99%的质量(liàng)消(xiāo)失了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所存在，我们无法(fǎ)看(kàn)到。最(zuì)诡异的是，在(zài)测(cè)量速度(dù)的过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多星(xīng)系的速度比理论上(shàng)要快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定律，仅靠这些可(kě)见星系的质量(liàng)所(suǒ)产生的引力(lì)是(shì)无法(fǎ)将它们束缚在星(xīng)系团(tuán)内的(de)，它们早就(jiù)应该被抛出星系团(tuán)之(zhī)外了，除(chú)非有一(yī)种神秘的(de)力量在起作(zuò)用(yòng)，这种力量来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了这样部分不可见的暗质，它不发散光(guāng)、吸(xī)光、反(fǎn)射(shè)光，但(dàn)是它们却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们(men)对这样的一(yī)种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直到40年之后(hòu)，“暗物质”这(zhè)个词才再一次出现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙(xiān)女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距(jù)离中(zhōng)心(xīn)越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运行速度(dù)就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测的结果(guǒ)却让人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随着与中心距离的增加，恒星的旋转(zhuǎn)速(sù)度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万(wàn)有引力定律，在星系当中(zhōng)如果没(méi)有足够大的质量来吸引它们，这些外(wài)围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现象，科学家们会使用(yòng)一种相对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解(jiě)释暗物质的存在，这(zhè)种方法就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中(zhōng)心(xīn)的距离，以及在Y轴上气体的(de)旋(xuán)转速度(dù)。如果出现异常(cháng)的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过(guò)射电望远(yuǎn)镜测量了(le)距(jù)离星系中(zhōng)心更远(yuǎn)距离(lí)的(de)氢元素，发(fā)现它们的旋(xuán)转速(sù)度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系也不例外(wài)，太阳系位(wèi)于(yú)银(yín)河系的(de)第三悬(xuán)臂之(zhī)上，距离银河系中心2.6万(wàn)光(guāng)年，根据万有(yǒu)引力定律进(jìn)行(xíng)计(jì)算，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度(dù)应该是160千(qiān)米/秒，但实际(jì)上(shàng)，太(tài)阳系正在(zài)以220千米/秒的速(sù)度(dù)围绕银河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速度远远大于理论速度(dù)，那么产生以上这种向心加速度的原因很(hěn)可能(néng)就是存在着一(yī)种(zhǒng)我(wǒ)们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引(yǐn)力效应将星系聚(jù)集在了一起。

也是从这时开始，越来越多的研究(jiū)人员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存(cún)在。科学家根据(jù)星系外恒星轨道(dào)的(de)速度，估(gū)算在星系当中暗(àn)物质的质量占整个(gè)星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可(kě)以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发(fā)现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现速(sù)度上的微小差(chà)异(yì)。另(lìng)外，天文学家还(hái)发现了一(yī)个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约(yuē)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却只有银河系(xì)的(de)千分之一(yī)。

所(suǒ)以在理论上，该星系必(bì)须(xū)存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是科学家们使(shǐ)用最先进(jìn)的望(wàng)远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测量之后(hòu)，发(fā)现(xiàn)星(xīng)系中的(de)恒星运动是可(kě)以用正常(cháng)的(de)物质和(hé)力学定律(lǜ)来解释的。那么又有人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇怪(guài)的(de)是(shì)，它(tā)的附近没有(yǒu)任何星(xīng)系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一种(zhǒng)可能就是人类(lèi)对(duì)引力的理解还不够全面，引(yǐn)力很可能在不(bù)同尺度空间(jiān)中的工作(zuò)方式(shì)是(shì)不同的，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)在行星系尺度中的(de)天(tiān)体会沿(yán)着(zhe)它们(men)的轨(guǐ)道，按照我们(men)所(suǒ)理(lǐ)解(jiě)的方式运动(dòng)。但是上升到星系(xì)和星团的尺度(dù)，引力(lì)之间的相互作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间(jiān)的相互作用(yòng)，科(kē)学家还引入了外部(bù)场效应的概(gài)念，指的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的(de)质量(liàng)之间会(huì)产生对彼此特殊的(de)效果(guǒ)，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着我(wǒ)们(men)需要(yào)对现在(zài)的物理定律进行修(xiū)正，这些发现也让很多(duō)人(rén)认为暗物质假说(shuō)理(lǐ)论(lùn)就(jiù)此终(zhōng)结。但(dàn)是在宇宙(zhòu)当(dāng)中还有关(guān)于暗物质存在(zài)的其他(tā)的理论(lùn)证据(jù)，这些理(lǐ)论(lùn)证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引力(lì)透镜”。

径向(xiàng)距离为37亿光年的(de)子弹(dàn)星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所组成，类似(shì)这样(yàng)的星团(tuán)，它们大(dà)部(bù)分的普通质量都在(zài)星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星(xīn18krgp带钻的值钱吗 项链上的18krgp值钱吗g)团(tuán)以1000万公(gōng)里(lǐ)/小时发生(shēng)碰撞的(de)时候，星际气体的相互作用就会导(dǎo)致温度的急剧升高，速(sù)度(dù)大幅降低。所以在理论(lùn)上，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位(wèi)于所有这些气(qì)体所在的中间区域。那么我们通过什么来(lái)验(yàn)证它的质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢(ne)？前不久，詹(zhān)姆斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清照片(piàn)，在照(zhào)片中(zhōng)我们可以明显地(dì)看(kàn)到(dào)很多星(xīng)系似乎被(bèi)拉(lā)伸产生了(le)巨大的形变。其实这些星系本身(shēn)并(bìng)不是真的被扭曲了(le)，也不(bù)是韦伯望远镜(jìng)出了什么问(wèn)题，而是这样(yàng)极遥远的天体(tǐ)和我们地球上的观测者之间(jiān)。被一(yī)个质量超级巨大的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量(liàng)的东西的引(yǐn)力，会使身18krgp带钻的值钱吗 项链上的18krgp值钱吗(shēn)后更遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能是超大质量的黑洞或(huò)者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观测的(de)时候(hòu)，发现(xiàn)它(tā)的大质量区域并不是在中间，而是在两侧。所以(yǐ)最好的解释方法就是当星团发生全部的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到(dào)的质量气体被卡在了(le)中间(jiān)，暗物质则直接通过了这(zhè)个区(qū)域(yù)，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对子(zi)弹星系团的引力透镜研(yán)究也被认为是暗(àn)物质存在的迄今(jīn)为止(zhǐ)最(zuì)好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此(cǐ)之外，还有来自宇(yǔ)宙当中(zhōng)最古老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景上留下了各相同性的微(wēi)波辐射。其中红色的部分(fēn)表(biǎo)示温度较高的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较(jiào)冷的区域，但实际(jì)上它们之间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过(guò)对前景背景分离后的二值(zhí)图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发现(xiàn)，如果(guǒ)宇(yǔ)宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的幅(fú)度会减(jiǎn)小，才变得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐射的(de)测量(liàng)值(zhí)，我们需要的暗物质大(dà)约是普通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字(zì)与解释星系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的暗物质比(bǐ)例是一致(zhì)的。这(zhè)就意味着。

用了(le)一个简单(dān)的(de)理(lǐ)论(lùn)框架(jià)，就很好地(dì)解释了很(hěn)多不同(tóng)的观测(cè)结(jié)果。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇宙(zhòu)当(dāng)中存在着某种类型的粒子，它们不(bù)参与任何(hé)其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找(zhǎo)到这种粒(lì)子的(de)存在，就相当于找到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到(dào)底是什(shén)么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提(tí)出(chū)了数十种的假想目标，而(ér)要(yào)寻找这(zhè)些(xiē)不同(tóng)的目标粒子所需(xū)要(yào)的实验方式也不(bù)相同(tóng)。在过去(qù)的几十年(nián)当中，人类为了寻找这些(xiē)看不见(jiàn)、摸(mō)不(bù)到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验，却没(méi)有(yǒu)任(rèn)何实质性的(de)发现，除了(le)一个地方，意大利的格(gé)兰萨索(suǒ)山，隶(lì)属于阿(ā)尔(ěr)卑斯山脉(mài)。

在山下1400米(mǐ)处的地下(xià)矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室，这个实(shí)验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼(lóu)高(gāo)的探测器，一直(zhí)致力于寻找暗物质粒子的周期性震(zhèn)荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家声称观测到了某种信号(hào)。经过了(le)20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一个(gè)有趣的(de)事情(qíng)。探测率会在每(měi)年的6月份达到峰值，然后在11月(yuè)降到最低，而(ér)且在20年(nián)当中每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类发现暗物质(zhì)的第一个直接(jiē)证据。

但是(shì)为什么暗(àn)物质会产生周期性的年(nián)度(dù)信号呢(ne)？刚才我们讲(jiǎng)了太阳(yáng)系正在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着(zhe)银河系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意(yì)味着我们(men)也在以这样的速度(dù)在穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过(guò)程中会产(chǎn)生相(xiāng)应的振荡，同时地球(qiú)又以30公里/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋转。所以(yǐ)有半年的时(shí)间，地(dì)球围绕太(tài)阳的方向与太(tài)阳环绕(rào)银(yín)河(hé)系的方(fāng)向是(shì)一致的，而另外半年则(zé)与之相反(fǎn)。

而(ér)在(zài)6月份的时候，地球与太阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理论(lùn)上地球穿越暗物质流(liú)最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰好达到了最慢值(zhí)。尽(jǐn)管(guǎn)在实际(jì)的情况中，太阳系相(xiāng)对银河系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜(xié)，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观(guān)测(cè)到(dào)的周期性信号(hào)。当然也可(kě)能有其他的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是(shì)温(wēn)度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量也(yě)符合这个周(zhōu)期(qī)的规律。

所以，科学家们又在南半(bàn)球建立了一(yī)个(gè)几乎相同的实验室(shì)，这里的季(jì)节与之前的实验室正好相反，而在这里，地(dì)球穿过(guò)暗物(wù)质流的运动特征和第一(yī)个实验室是一样的(de)。

因(yīn)此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就(jiù)可以成为暗(àn)物(wù)质(zhì)所存在的非(fēi)常(cháng)有(yǒu)力的证据了。但是由(yóu)于这个实验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜叫(jiào)做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪(yí)器提供的视野是(shì)哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望(wàng)远镜其(qí)中一个关键的(de)用途就是探索暗物质背后的奥(ào)秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验(yàn)室粒子(zi)天(tiān)体物理中心的科(kē)学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特(tè)芬(fēn)研究(jiū)发现(xiàn)，如果(guǒ)暗物质存(cún)在，它(tā)们极有(yǒu)可能拥有另一种神秘的效应，这种暗物质效应，会支持(chí)宇宙当(dāng)中生(shēng)命的诞生，或者说是(shì)生命进化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论得到进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的(de)暗物(wù)质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或(huò)许(xǔ)在(zài)宇宙当中某个角落的行(xíng)星上，暗物质(zhì)正(zhèng)在通过这样的效应创(chuàng)造生命。当(dāng)然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗物质(zhì)存在(zài)的实际证(zhèng)据。那么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到(dào)底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是我更新的动(dòng)力(lì)！

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