宇宙是“人(rén)为制造”的？为何(hé)会存(cún)在科学(xué)无法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是什(shén)么？人类为了寻(xún)找(zhǎo)暗物质存(cún)在的证据，科学家们在过去的几十年当中进行了(le)超过50次的长期(qī)实(shí)验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效(xiào)证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数学原理一(yī)书中，埃萨(sà)克(kè)牛顿发表(biǎo)了万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后的几百年来，当天(tiān)文学家们发(fā)现某些天体(tǐ)运行(xíng)轨道出现(xiàn)异常(cháng)，不符(fú)合万有引力(lì)定律(lǜ)的(de)时候(hòu)，他们(men)就会知道，周(zhōu)围一定有未知(zhī)的(de)天(tiān)体通过引力在摄动它(tā)的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星(xīng)运行轨道(dào)的异(yì)常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星(xīng)的发现(xiàn)都是(shì)应用万有引力(lì)定(dìng)律所取得重大天文成就的例子(zi)。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的(de)尺度当(dāng)中，可当我们上升到星(xīng)系或者是星(xīng)团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星(xīng)系团(tuán)的质量。这(zhè)是一个由(yóu)数千个(gè)星系所组成(chéng)的巨大星系团，这些(xiē)星系被引力束缚在一(yī)起。测量星系团(tuán)的质量一(yī)般会(huì)使用到两种方法，当两(liǎng)种方法结果(guǒ)一(yī)致(zhì)，就可以确定其质量(liàng)的(de)范围。

第一种(母猪凶如狗是什么动物生肖 母猪凶悍如何处理zhǒng)是获(huò)得其"光度学(xué)的质量"，需要的数据是测量(liàng)各个星系的光度(dù)。

第二种(zhǒng)是动力学(xué)质量(liàng)的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团中(zhōng)的各(gè)个星系相对于星(xīng)系团的(de)运(yùn)动速度。当(dāng)测(cè)量结果出来之后(hòu)，兹威基(jī)彻底(dǐ)懵了，“动力学质量”竟(jìng)然(rán)是“光度学(xué)质量”的(de)400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程中，兹威(wēi)基发现(xiàn)星系团中很多星系的(de)速(sù)度比理论上要快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动学(xué)定律(lǜ)，仅(jǐn)靠(kào)这些可见星系的(de)质量所产生的引力(lì)是无法(fǎ)将它们束缚在星系团内(nèi)的(de)，它(tā)们(men)早就(jiù)应该(gāi)被抛出(chū)星系(xì)团之外了，除(chú)非有一种神(shén)秘的力(lì)量在起作用，这种(zhǒng)力量来(lái)源于某种隐形的物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不可见的暗(àn)质，它不(bù)发散光、吸光、反射光，但是它们却占据着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部分的质量。只是当时的人们对(duì)这样的(de)一种说法不屑一(yī)顾。

直到(dào)40年(nián)之后，“暗物质”这个词才再一次出现(xiàn)。天文学家维拉鲁宾和肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星运动。理论(lùn)上来说，距离中心(xīn)越(yuè)远(yuǎn)的恒星在其(qí)轨道上(shàng)的运(yùn)行速(sù)度就会越慢。但是他们(men)观测的结果却让(ràng)人感到不可思议。

随着与中(zhōng)心距离的增(zēng)加，恒(héng)星的(de)旋转速度几乎保持不(bù)变。可是根据牛顿的万有引力定律，在星(xīng)系当中如果(guǒ)没有(yǒu)足够(gòu)大的质量来吸引它们，这(zhè)些外围的恒星早就被(bèi)甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现象，科学(xué)家们(men)会使用(yòng)一种相对标(biāo)准的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系(xì)当中气体(tǐ)在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及(jí)在(zài)Y轴(zhóu)上(shàng)气体的(de)旋转速度。如(rú)果出现异常的结果(guǒ)，就认为(wèi)是由(yóu)暗物质的力量进入其(qí)中(zhōng)。

于是科学家们(men)通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元(yuán)素，发现它(tā)们的旋(xuán)转速度并不符合(hé)牛顿(dùn)的力(lì)学(xué)定(dìng)律。我们的(de)太阳系也不例(lì)外(wài)，太阳系位(wèi)于(yú)银河系的第三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河系中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据(jù)万有引(yǐn)力定律进行计算(suàn)，太阳(yáng)系的运行速度应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但(dàn)实际上(shàng)，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕银河系旋(xuán)转，这个实际(jì)速度远远大(dà)于理论速度(dù)，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存(cún)在(zài)着(zhe)一种我们看不到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效(xiào)应将星(xīng)系聚集在了一(yī)起。

也(yě)是(shì)从这时开(kāi)始，越来越(yuè)多的研究人员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道的(de)速度，估算在星系当中(zhōng)暗物质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系质量的(de)85%。但是，暗物质并(bìng)不是唯一可以(yǐ)解(jiě)释这个现象的原因。在一项(xiàng)新的研究当(dāng)中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现速度上的微(wēi)小差异。另外，天文学家(jiā)还发(fā)现了一个反(fǎn)常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却只有银河系的(de)千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星系(xì)必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析(xī)。但是科学家们使(shǐ)用最先进的(de)望(wàng)远镜对其进(jìn)行了40个(gè)小(xiǎo)时的(de)详(xiáng)细测量之后，发现(xiàn)星系中的恒星运(yùn)动(dòng)是可以用(yòng)正常的(de)物质和力学定律(lǜ)来解释的(de)。那么又(yòu)有人(rén)提出，也许(xǔ)该星系的(de)暗物质(zhì)，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有(yǒu)任何星系存在。造成这些现象(xiàng)的除了(le)暗(àn)物质的假说之外，另一种可能就(jiù)是人(rén)类(lèi)对(duì)引力的理解(jiě)还不够全面，引力很可能在不同尺度空间中的(de)工作方(fāng)式是不同(tóng)的，这意味着(zhe)在行(xíng)星(xīng)系尺度中(zhōng)的天(tiān)体会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理解(jiě)的(de)方式运动。但是上升到星(xīng)系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互作用则(zé)是(shì)不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团(tuán)之(zhī)间的(de)相互作(zuò)用(yòng)，科学家(jiā)还引入了(le)外部场效应(yīng)的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模(mó)上(shàng)，巨大的质量之间会产生对彼此(cǐ)特殊的效果，这(zhè)个理论叫(jiào)做MOND蒙德(dé)理论。如果(guǒ)MOND蒙(méng)德理(lǐ)论成立，这意味着我(wǒ)们需要对现在的物理定律进行修正，这(zhè)些发现也(yě)让很多人认为暗物(wù)质假说(shuō)理论(lùn)就此终结。但是(shì)在宇(yǔ)宙当中还有关(guān)于暗物质存在(zài)的其(qí)他的理论证据，这些理(lǐ)论证据是蒙(méng)德理论所没母猪凶如狗是什么动物生肖 母猪凶悍如何处理法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团(tuán)，由两(liǎng)个碰(pèng)撞的星系团所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它们(men)大部分的普通质量都在星系的(de)气体(tǐ)当中。当星团以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发生碰(pèng)撞的时候(hòu)，星际气(qì)体的相互作用就(jiù)会导致温度(dù)的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理论上，在(zài)碰撞之后，子(zi)弹星系团(tuán)大部分的质量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气(qì)体所(suǒ)在(zài)的(de)中间区域。那么(me)我们(men)通过什么来验证它的质(zhì)量(liàng)区域到底(dǐ)是(shì)不(bù)是集中(zhōng)在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全彩的高清照(zhào)片(piàn)，在照片(piàn)中(zhōng)我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地看到很多星系似(shì)乎被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星(xīng)系本身并不是(shì)真的被扭(niǔ)曲了，也不是韦伯望远镜出了(le)什么问题，而(ér)是这样(yàng)极遥远的天体(tǐ)和(hé)我们地球上的(de)观测者之间。被一个质量超级(jí)巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这个(gè)超大质量的东西的引力(lì)，会使身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个(gè)现象就是引力(lì)透镜效应。这个巨(jù)大的天体(tǐ)可能(néng)是(shì)超大质(zhì)量的黑洞或(huò)者(zhě)是暗物质。

所以当人们对(duì)子弹星系团观测的时候，发现它的(de)大(dà)质量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所(suǒ)以最(zuì)好(hǎo)的解释方法(fǎ)就是(shì)当星团(tuán)发生全部(bù)的碰撞时(shí)，可被观(guān)测(cè)到的(de)质量(liàng)气(qì)体被卡在(zài)了中间，暗(àn)物质(zhì)则(zé)直接通过(guò)了这个(gè)区域，并(bìng)在两边(biān)形成了(le)引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研(yán)究(jiū)也被认为是暗物(wù)质存在的(de)迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇(yǔ)宙大爆(bào)炸(zhà)开始，38万(wàn)年(nián)之后，可(kě)见光终于(yú)可以畅通无阻地穿越(yuè)在宇宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多(duō)亿年之后，这些光在宇宙空(kōng)间背景上(shàng)留下了各相同(tóng)性的微波(bō)辐(fú)射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域，但(dàn)实际上它(tā)们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对(duì)前景背(bèi)景分离后的二值图像进行(xíng)连(lián)通域提(tí)取(qǔ)和标记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图(tú)形(xíng)看(kàn)起(qǐ)来不应(yīng)该(gāi)是这样的，而随着暗(àn)物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才变(biàn)得看(kàn)起来“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背景辐(fú)射(shè)的测量(liàng)值，我们需要(yào)的(de)暗物质(zhì)大(dà)约是(shì)普通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字(zì)与解释星系当(dāng)中恒星运动所需(xū)要的(de)暗物(wù)质比例是一致的(de)。这(zhè)就意味着。

用了一个简单(dān)的理论(lùn)框架(jià)，就很好(hǎo)地解释了(le)很多不同的观测结(jié)果(guǒ)。而暗物质的本(běn)质就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某(mǒu)种类型的粒子，它们不(bù)参与任何其他的电磁作用(yòng)，只(zhǐ)通过(guò)引力来相互作(zuò)用。所以如果能(néng)够找到这种粒子(zi)的存(cún)在，就相当(dāng)于(yú)找(zhǎo)到了暗物(wù)质存在的实(shí)际证据。这种粒子(zi)到底是什么？科学(xué)家们已(yǐ)经提(tí)出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻(xún)找这些不同的(de)目标粒子所需要(yào)的(de)实(shí)验方式(shì)也不相同。在(zài)过(guò)去(qù)的几十年当中，人类为了寻(xún)找这些看不见(jiàn)、摸不到，几乎(hū)不会与常规物质相互(hù)作用的“暗物质”，科(kē)学家们(men)已经进行了超过50次的(de)实(shí)验，却没有(yǒu)任何实(shí)质(zhì)性的发现，除了一个地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属(shǔ)于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井(jǐng)当中，藏着(zhe)地球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层楼高的探(tàn)测器，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自(zì)1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某种信号。经过了20多(duō)年(nián)的(de)数据收(shōu)集，人(rén)们发现(xiàn)了一个有趣的事情(qíng)。探测率(lǜ)会在(zài)每年(nián)的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然(rán)后在(zài)11月降到最低，而且在20年当中每年都是一(yī)样。一些科学家认为这可能是人类发现暗(àn)物(wù)质(zhì)的第一个直(zhí)接证据。

但(dàn)是为什(shén)么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒的速(sù)度(dù)围绕着银河系进(jìn)行(xíng)移(yí)动，那么如(rú)果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这意味(wèi)着(zhe)我们也在以这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着(zhe)暗物质流，这个(gè)过程(chéng)中会(huì)产(chǎn)生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地(dì)球又以(yǐ)30公里/秒的速度(dù)围绕太(tài)阳进行旋转。所以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方(fāng)向与太阳环绕(rào)银(yín)河系的(de)方向是一致(zhì)的，而另(lìng)外半年则与之相反。

而在(zài)6月份的(de)时候，地球与(yǔ)太阳的方向正(zhèng)好达(dá)到完(wán)全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达到了最慢值。尽管在实际(jì)的情况中(zhōng)，太(tài)阳系相对银(yín)河(hé)系(xì)的(de)平面(miàn)呈现(xiàn)了60度(dù)的倾(qīng)斜(xié)，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这个理论的有效性。

因(yīn)此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周期性信号。当然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造(zào)成(chéng)这种年度周期信号(hào)的差异也可(kě)能是温度、湿(shī)度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上(shàng)的积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量(liàng)也符合(hé)这(zhè)个(gè)周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科学(xué)家们又(yòu)在(zài)南半(bàn)球(qiú)建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相同的实验室，这里的(de)季节与之前的实验室正好(hǎo)相(xiāng)反(fǎn)，而(ér)在这里(lǐ)，地球穿过(guò)暗物质流的(de)运(yùn)动特征(zhēng)和第一个实(shí)验室是一样的。

因(yīn)此，如果在这里(lǐ)可以得到相同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在(zài)的非(fēi)常有力的证(zhèng)据了。但(dàn)是由于这(zhè)个实验室刚刚建(jiàn)成不久，所以(yǐ)截(jié)至目前(qián)还(hái)无法提(tí)供相应的数据支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将会(huì)发(fā)射(shè)一台新(xīn)的(de)望远(yuǎn)镜，这台太空望远镜(jìng)叫做“南(nán)希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽视场仪器提供的视野(yě)是哈勃(bó)红外(wài)仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太(tài)空(kōng)望远镜(jìng)其中一个(gè)关键的用途就是探索暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们(men)只能拭(shì)目以待了。费米实验室粒子天体物理中心(xīn)的科学家丹(dān)琥珀和贾森斯特芬研(yán)究发现，如果(guǒ)暗物(wù)质存在，它(tā)们极有可能拥有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是生命进化的一(yī)个重要因(yīn)素。

如果这一(yī)理论得到进一步的证实，那么遍布宇(yǔ)宙当中的暗物质会不会意(yì)味(wèi)着人类并不(bù)孤单呢(ne)？或许在宇(yǔ)宙当中(zhōng)某(mǒu)个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通过这(zhè)样的效应创造生命(mìng)。当然，这些(xiē)推论的大前提是要先找到暗物(wù)质存(cún)在(zài)的实际证据。那么小伙伴们，你们觉得暗物(wù)质(zhì)到(dào)底存不存在呢(ne)？喜欢(huān)请点(diǎn)赞(zàn)，你的(de)支持是我更新的动力(lì)！

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