宇宙是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存(cún)在科学无(wú)法(fǎ)解释的“暗物(wù)质”？暗物(wù)质又究竟是(shì)什(shén)么？人类为了寻找暗(àn)物质存在的(de)证据，科学(xué)家(jiā)们在过去的几十年当中(zhōng)进行了超(chāo)过50次的长期实验，但是却没有(yǒu)发现任何(hé)的有效证据。除了一个(gè)地方，在1687年(nián)出(chū)版的自然(rán)哲学数学原(yuán)理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引力定律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙(zhòu)中天体运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发(fā)现某些天(tiān)体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力(lì)定律的时候，他(tā)们(men)就会知道，周围(wéi)一定(dìng)有未知的天(tiān)体通(tōng)过引(yǐn)力(lì)在(zài)摄动它的(de)轨(guǐ)道。比如在1846年，奥本勒维耶就通过(guò)天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且发现了海王星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有引力定律所取得(dé)重(zhòng)大(dà)天(tiān)文成就的例子。但是这些发现(xiàn)都是(shì)在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们上(shàng)升到(dào)星系或者是(shì)星团的尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年，瑞士的(de)物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量后发星系团的质量。这是一(yī)个(gè)由(yóu)数千(qiān)个星系所(suǒ)组成(chéng)的(de)巨大星系团，这(zhè)些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测(cè)量(liàng)星系团的质量一(yī)般会使(shǐ)用到(dào)两(liǎng)种方(fāng)法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可以(yǐ)确定其质(zhì)量的范(fàn)围。

第一种是获(huò)得其"光度学的质量(liàng)"，需要的数(shù)据是测(cè)量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第(dì)二(èr)种是动(dòng)力学质量的计(jì)算，是利用光(guāng)谱红移测(cè)量(liàng)星系团中的(de)各个(gè)星系相对于(yú)星系团的运动(dòng)速度。当测量结果出来(lái)之后(hòu)，兹(zī)威基(jī)彻底懵(měng)了，“动力学质量”竟然是“光度(dù)学质量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以可见光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异(yì)的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系的速度比理论(lùn)上(shàng)要快得多，按(àn)照牛顿的运动学定律，仅靠这(zhè)些可见星系(xì)的(de)质量所产生(shēng)的引力(lì)是无法将它们束(shù)缚在星(xīng)系(xì)团内的(de)，它们早就应该被抛出星系团之外了，除非(fēi)有一种神秘的(de)力量在起作用，这种力(lì)量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维(wéi)基(jī)提(tí)出了这(zhè)样(yàng)部(bù)分不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它们却占(zhàn)据着(zhe)宇宙中绝大部分的质(zhì)量(liàng)。只是(shì)当时的人们(men)对(duì)这样的(de)一种说法不屑一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词(cí)才再一(yī)次(cì)出(chū)现。天文学(xué)家维拉(lā)鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙(xiān)女座星系中的(de)恒星运动。理论上来说，距离中心越远的(de)恒星在其轨道上(shàng)的运行速度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们观测的结果却让人(rén)感到(dào)不(bù)可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增加(jiā)，恒星(xīng)的旋(xuán)转速度(dù)几乎保(bǎo)持(chí)不变。可是(shì)根据(jù)牛(niú)顿的万有引力(lì)定律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够大(dà)的质量来吸(xī)引(yǐn)它(tā)们，这(zhè)些外围的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于(yú)这种现象，科学家(jiā)们会使用(yòng)一(yī)种相对标准的方(fāng)法来解释暗(àn)物质的(de)存(cún)在，这(zhè)种方法就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星系中心(xīn)的距离，以及在(zài)Y轴(zhóu)上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的结果，就认(rèn)为是由(yóu)暗物质(zhì)的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通(tōng)过射电望(wàng)远镜测(cè)量(liàng)了距(jù)离星系中(zhōng)心更远距离(lí)的氢(qīng)元(yuán)素，发(fā)现它们的(de)旋转速度并不符合牛顿的(de)力学定(dìng)律。我们的太阳(yáng)系(xì)也不例外，太阳系位于银(yín)河(hé)系的第三(sān)悬臂之上，距离(lí)银河(hé)系(xì)中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万(wàn)有引力定律进行计算(suàn)，太(tài)阳系的运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上(shàng)，太(tài)阳系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银河系旋转，这(zhè)个实际速(sù)度远远大于理论速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上(shàng)这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是存在(zài)着一种我们看不到的物质(zhì)，是这些暗(àn)物质的(de)引力(lì)效(xiào)应(yīng)将(jiāng)星系聚集在(zài)了一起(qǐ)。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信暗物质(zhì)的存在(zài)。科学家根据星系外恒星(xīng)轨道的速(sù)度，估(gū)算在星系当(dāng)中暗物质(zhì)的质量占整个(gè)星系质(zhì)量(liàng)的(de)85%。但是，暗物质并不是唯一可以(yǐ)解释这个现(xiàn)象的原因(yīn)。在(zài)一项新的研(yán)究当(dāng)中(zhōng)，科学家们发(fā)现，几(jǐ)乎没有(yǒu)引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星之间，也会出现(xiàn)速度上(shàng)的微小差异(yì)。另外(wài)，天文学(xué)家还发现(xiàn)了一个反常的星系，叫做(zuò)Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿(yì)光年，大小和(hé)银(yín)河系(xì)不(bù)多，但(dàn)是(shì)星(xīng)系当中(zhōng)存(cún)在的(de)恒星数量却只有银河系的(de)千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存在暗物(wù)质，否则就会分崩(bēng)离析。但是(shì)科(kē)学(xué)家们使用最(zuì)先进的望远镜对其进行了40个小时的详细测量之(zhī)后(hòu)，发现(xiàn)星系(xì)中(zhōng)的恒星(xīng)运动(dòng)是可以用正(zhèng)常的物质和力(lì)学定律(lǜ)来解释的。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附近的(de)另(lìng)一个大星系剥(bō)离(lí)了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任何星系存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假说之外，另一(yī)种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对引(yǐn)力的理解还不够(gòu)全面，引力很可能在不同尺度(dù)空间中的(de)工作方(fāng)式是(shì)不同的(de)，这意味着在行星系尺度中的天体(tǐ)会沿着(zhe)它们(men)的轨道，按照我们所理解的方式运动。但是上升(shēng)到星(xīng)系和(hé)星团的尺度，引力(lì)之间的相互作用则(zé)是不同的方式。对于在星系团之间的(de)相互作(zuò)用(yòng)，科学家还引入了外部场效应(yīng)的概(gài)念，指的(de)是在数百万光年的(de)规模(mó)上，巨大的质量之间(jiān)会(huì)产生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果，这个理论叫做MOND蒙德理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙(méng)德(dé)理(lǐ)论成立，这意味着(zhe)我们需(xū)要对现在(zài)的物(wù)理定律进行修正，这些(xiē)发现(xiàn)也让很多人认(rèn)为(wèi)暗物质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的(de)理论(lùn)证(zhèng)据(jù)，这些理论证据是蒙(méng)德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系团(tuán)，由两个碰(pèng)撞的星系团所组成，类似这样的星(xīng)团，它们大(dà)部分的普通质量都在星系的气体当中。当(dāng)星团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时候(hòu)，星际气(qì)体的相互作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅降(jiàng)低(dī)。所以在理论上，在碰(pèng)撞之(zhī)后(hòu)，子弹星(xīng)系团(tuán)大(dà)部(bù)分(fēn)的质量(liàng)将位(wèi)于所有这(zhè)些气体所在的中间(jiān)区域。那(nà)么我们通(tōng)过什(shén)么来验(yàn)证它的质量区域到(dào)底是(shì)不是集中在中(zhōng)间(jiān)呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当中第一张全(quán)彩的高清(qīng)照片，在(zài)照(zhào)片中(zhōng)我们可(kě)以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉(lā)伸产(chǎn)生(shēng)了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不是真的被扭曲了，也不是(shì)韦伯望远镜出了什么问题(tí)，而(ér)是这(zhè)样极遥(yáo)远的天体和我们(men)地球上的观测(cè)者之(zhī)间。被一个(gè)质量超级巨(jù)大的天体遮挡，这个超大(dà)质(zhì)量的pupil是什么意思 pupil是可数名词吗东西的引力(lì)，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是引力透镜效应(yīng)。这个巨大的天体(tǐ)可能是超大质量的(de)黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的(de)时候，发(fā)现它的大质量区域并不是在中间，而是(shì)在两侧。所(suǒ)以最好的(de)解(jiě)释(shì)方法就是(shì)当(dāng)星团发(fā)生全部的碰撞时，可被观测到的质量气(qì)体被(bèi)卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接通过了这(zhè)个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为(wèi)止最好(hǎo)的理论证据。

除(chú)此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中(zhōng)最(zuì)古老的(de)光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可(kě)以(yǐ)畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙空间背(bèi)景上留下(xià)了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射。其(qí)中红色的部分(fēn)表示温度较高的区域，蓝(lán)色则(zé)表示相对较冷的区(qū)域，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的温差只有万分之(zhī)一。

科(kē)学(xué)家们通过(guò)对前(qián)景(jǐng)背(bèi)景分(fēn)离后的二值图像进(jìn)行连通域提取和标记(jì)之后(hòu)发现(xiàn)，如果宇宙(zhòu)当中没有暗物质，图(tú)形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗(àn)物质的(de)增加(jiā)，一些(xiē)峰值(zhí)的(de)幅度会(huì)减小，才(cái)变得看(kàn)起来(lái)“和谐”。为了(le)匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与解释星系(xì)当中(zhōng)恒星运(yùn)动所需要(yào)的暗物质比例是一(yī)致(zhì)的。这就意味(wèi)着。

用了(le)一个简单(dān)的理论框架(jià)，就很好地解释了(le)很多(duō)不同的观测(cè)结果。而(ér)暗(àn)物质的本质(zhì)就是宇宙当(dāng)中存(cún)在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作用。所以如果能够找到这种粒(lì)子的存在，就相当于(yú)找到了暗物质(zhì)存在的(de)实际证据。这(zhè)种粒子到(dào)底(dǐ)是什么？科(kē)学家们已经提出(chū)了(le)数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻(xún)找(zhǎo)这(zhè)些(xiē)不同的目标粒子所需(xū)要的实验方(fāng)式也不(bù)相(xiāng)同。在(zài)过去的几十年当(dāng)中，人(rén)类(lèi)为了(le)寻找这些看不见、摸(mō)不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互(hù)作用(yòng)的“暗(àn)物质”，科(kē)学(xué)家们已经进(jìn)行了超过50次(cì)的(de)实(shí)验，却(què)没有任何实质性的发现(xiàn)，除了一个地方，意大(dà)利的格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)阿尔(ěr)卑(bēi)斯山脉。

在(zài)山下(xià)1400米处的(de)地(dì)下矿(kuàng)井(jǐng)当(dāng)中，藏着地(dì)球上(shàng)最大的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的(de)探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年以(yǐ)来，这里的科学家(jiā)声称观测到了某种(zhǒng)信号(hào)。经(jīng)过了20多(duō)年的数据收集，人们发(fā)现了一个有(yǒu)趣(qù)的事情(qíng)。探测(cè)率会在每年的6月份达到(dào)峰值(zhí)，然后在11月降到最(zuì)低，而(ér)且在20年(nián)当中每年都是一样(yàng)。一些科学家(jiā)认为这可能是(shì)人类发现(xiàn)暗物质的第一个直接证据。

但(dàn)是为什么(me)暗(àn)物(wù)质会产(chǎn)生周(zhōu)期性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围(wéi)绕着银河系进行移动，那么(me)如果暗物(wù)质存在宇宙(zhòu)当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在以这样的(de)速度(dù)在穿(chuān)越着暗物(wù)质(zhì)流，这(zhè)个过程(chéng)中(zhōng)会产(chǎn)生(shēng)相应(yīng)的振荡，同(tóng)时地(dì)球又以30公(gōng)里/秒的速(sù)度围绕(rào)太(tài)阳进(jìn)行旋(xuán)转。所以有半年的时间，地球围绕太阳的方向与太(tài)阳环绕银河(hé)系的方向是一致的(de)，而另(lìng)外半年则与之(zhī)相反。

而在(zài)6月份的时候，地球(qiú)与太(tài)阳的方向正好达到完全(quán)一致，这是理(lǐ)论上地球穿越暗物(wù)质流(liú)最(zuì)快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最(zuì)慢值。尽管在实(shí)际的(de)情况中，太阳系相对(duì)银河系(xì)的平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有效(xiào)性(xìng)。

因此(cǐ)科(kē)学家(jiā)认为这可以(yǐ)用来解释，研(yán)究人员们所观(guān)测到的周期性信号(hào)。当然也可能有其他的情况，造成这种年(nián)度(dù)周期信(xìn)号(hào)的差异(yì)也可(kě)能是温(wēn)度(dù)、湿度(dù)、土壤中(zhōng)的水分、高(gāo)山上的(de)积雪(xuě)，甚至(zhì)连意大(dà)利游客的(de)数(shù)量(liàng)也(yě)符合这(zhè)个(gè)周期的(de)规律。

pupil是什么意思 pupil是可数名词吗所以，科学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的实验室正好相反，而(ér)在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动(dòng)特(tè)征和第一个实验室是(shì)一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如果在这里可(kě)以得到相(xiāng)同的信号，就可以成为暗物质(zhì)所存在的非常(cháng)有力的证(zhèng)据(jù)了(le)。但是(shì)由于这(zhè)个(gè)实验室(shì)刚刚建成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还无法(fǎ)提(tí)供相应的数据支持(chí)。另外(wài)，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的望(wàng)远镜，这台(tái)太空望远镜叫做“南希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗曼”，它的(de)主镜(jìng)大小跟(gēn)哈(hā)勃望远镜相同，但它的宽视场(chǎng)仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南希格(gé)雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键(jiàn)的(de)用途就是(shì)探索暗物质(zhì)背后的奥(ào)秘，对于探测的结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目(mù)以待了(le)。费(fèi)米实验室粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学家(jiā)丹琥(hǔ)珀和贾森斯特芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有另一种神秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物(wù)质(zhì)效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进化的一个重要(yào)因(yīn)素。

如果这一理(lǐ)论得到进(jìn)一步的证实，那(nà)么遍布宇宙当中的暗物质会(huì)不会意味着人类并不(bù)孤单呢？或许(xǔ)在(zài)宇宙当中某个角落的(de)行星上，暗(àn)物质正在通过这(zhè)样的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这些推论的(de)大前提是要先(xiān)找到(dào)暗物(wù)质存在的(de)实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴们，你(nǐ)们觉得暗物(wù)质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是(shì)我更新(xīn)的动(dòng)力！

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