宇宙是(shì)“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存在科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究(jiū)竟是什(shén)么？人(rén)类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了(le)超过50次(cì)的长期实验(yàn)，但是却没有发现任何的有(yǒu)效(xiào)证据。除了一个(gè)地(dì)方，在1687年出版的自然哲学数学(xué)原理一(yī)书中，埃萨(sà)克牛顿发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它(tā)揭示了宇宙中天体运动的规律。往(wǎng)后的(de)几百年(nián)来，当天文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体(tǐ)运行轨道出现(xiàn)异常，不(bù)符合万有引力定律(lǜ)的时(shí)候，他们就会(huì)知(zhī)道，周(zhōu)围一定有未知的天体通(tōng)过引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶(yé)就通过天王星运行(xíng)轨道(dào)的异常，推算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星(xīng)的存在。另(lìng)外，哈(hā)雷(léi)彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现(xiàn)都是应(yīng)用(yòng)万有引力(lì)定律(lǜ)所取得(dé)重大天文成就的(de)例子。但是这(zhè)些发现都是在恒星系统的(de)尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们上(shàng)升到星(xīng)系或者是(shì)星团的(de)尺度，事情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗(fú)里茨兹(zī)威基正在(zài)研(yán)究和测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这些星系被引力束缚(fù)在一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量一(yī)般会使用(yòng)到两种方法(fǎ)，当(dāng)两种(zhǒng)方法结果一致(zhì)，就可以确(què)定其质量的范围。

第一种是获得其"光(guāng)度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的数据是测量各(gè)个星系的(de)光度(dù)。

第(dì)二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测(cè)量星系(xì)团(tuán)中的各个星系相对于(yú)星系团的运动速(sù)度(dù)。当测量结(jié)果出来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了(le)，“动力(lì)学质量”竟(jìng)然是“光(guāng)度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团(tuán)有99%的(de)质(zhì)量消失(shī)了，或者说这99%的(de)质量(liàng)并不(bù)以可见光的(de)形式(shì)所存在，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的过(guò)程中，兹威基(jī)发现星系团中很多(duō)星系的速度比理论上要快得(dé)多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所产生的引力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出(chū)星系团之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘的力量(liàng)在(zài)起作用，这种力量来源于某种隐形(xíng)的(de)物质。

据此，兹维基提出了这样(yàng)部分不(bù)可(kě)见的暗(àn)质(zhì)，它不发散光、吸光、反射(shè)光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只(zhǐ)是当时的人们对这样的一种说法不屑(xiè)沈阳所有中专学校名单一览表，沈阳所有中专学校名单表一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗(àn)物质”这(zhè)个词(cí)才再一次出现。天文学家维拉(lā)鲁宾和肯特福特(tè)在(zài)观测仙女座星系(xì)中的恒星运动。理论上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的(de)恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观(guān)测的结果(guǒ)却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随(suí)着与中心(xīn)距离(lí)的增(zēng)加，恒星的(de)旋转速度几乎(hū)保持不变。可(kě)是根据牛(niú)顿的万有引(yǐn)力定律，沈阳所有中专学校名单一览表，沈阳所有中专学校名单表在星(xīng)系当中如果没有足够大的质量来吸(xī)引它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了(le)。基于这种现象(xiàng)，科学家们会使用(yòng)一种相(xiāng)对(duì)标准的(de)方法来解(jiě)释暗(àn)物质的存在(zài)，这种方法就是测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离(lí)星系(xì)中(zhōng)心的距离，以及(jí)在Y轴(zhóu)上气体的(de)旋转速度。如果出(chū)现(xiàn)异(yì)常的结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中。

于是科学家们通过射(shè)电望远镜测量(liàng)了距离星系中(zhōng)心更远距离的氢元(yuán)素，发现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我(wǒ)们的太阳系(xì)也(yě)不(bù)例外，太(tài)阳系(xì)位于(yú)银河系的第(dì)三悬(xuán)臂之上(shàng)，距离(lí)银河系中心2.6万光年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系(xì)正在以220千米/秒的速度围绕(rào)银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远(yuǎn)远大(dà)于理论速度，那么产生以上这种向心加速度的原因很可能(néng)就是存在着一种我(wǒ)们看(kàn)不(bù)到的物质，是(shì)这些暗物质的引(yǐn)力效应将(jiāng)星系(xì)聚集(jí)在了(le)一起(qǐ)。

也是从这时开始，越(yuè)来越多(duō)的研(yán)究人员开始相(xiāng)信暗物质的(de)存在。科学家根据星系外(wài)恒星轨道的速(sù)度，估算在星系当中暗(àn)物质(zhì)的质量占整个(gè)星系质量的85%。但是，暗物质并不是唯一(yī)可(kě)以解释这个现象(xiàng)的(de)原因。在一(yī)项新的研究(jiū)当中(zhōng)，科学家们发现，几乎没有引力效应的遥(yáo)远恒星之间，也会(huì)出现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学(xué)家还发(fā)现(xiàn)了一(yī)个(gè)反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银(yín)河系(xì)不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之(zhī)一。

所以在理论(lùn)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(kē)学家们使用(yòng)最先进的望远镜对其进行了40个小时(shí)的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运(yùn)动是可以用(yòng)正常(cháng)的物(wù)质和力学定律来解(jiě)释的。那么(me)又有人提出，也(yě)许该星系的暗(àn)物质，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥离(lí)了(le)。奇(qí)怪的(de)是，它(tā)的附(fù)近没有任何星系存在。造成这些现象的(de)除(chú)了暗物(wù)质的假说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力的理解(jiě)还不够全(quán)面，引力很可能在不同尺度空间中的工(gōng)作方(fāng)式(shì)是不同的(de)，这意味着在(zài)行星系尺度(dù)中的天体会(huì)沿着它们的轨道(dào)，按照我(wǒ)们所理(lǐ)解的方(fāng)式运动。但是上(shàng)升到星(xīng)系(xì)和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互作用则(zé)是不(bù)同的方式。对(duì)于在星系团之(zhī)间的相互(hù)作用，科学家还引入了外(wài)部(bù)场效应(yīng)的概念，指的(de)是在数百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成立(lì)，这意味(wèi)着我们(men)需要对现在的物理定律进行修正，这些发(fā)现也让很多人认为暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关(guān)于暗物(wù)质存在(zài)的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这(zhè)些理论证据是蒙德理论所没法解释的(de)“引力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类似这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分(fēn)的(de)普通质量都在星系(xì)的气(qì)体(tǐ)当中。当星团以1000万(wàn)公里/小时发生碰撞的时候，星际(jì)气体(tǐ)的相互作用就(jiù)会导致(zhì)温(wēn)度的急(jí)剧升高(gāo)，速(sù)度大幅(fú)降(jiàng)低。所以在理论上，在碰撞(zhuàng)之后，子(zi)弹星系团(tuán)大部分的质(zhì)量将位于(yú)所(suǒ)有这(zhè)些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通过什么来验证它的质量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一张全彩的高(gāo)清照片，在照片中我(wǒ)们可以明显地看到很多(duō)星系似乎被拉伸产生(shēng)了(le)巨大(dà)的形变。其(qí)实这些星系本(běn)身(shēn)并不是真的(de)被扭曲(qū)了(le)，也不是韦伯望(wàng)远镜出(chū)了什么问题，而是这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测者之间(jiān)。被一个质量(liàng)超级(jí)巨大的(de)天体遮挡，这(zhè)个超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力，会使身后更遥远星系的光都发生(shēng)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者是暗物质。

所以当人(rén)们(men)对子弹(dàn)星系团观测的时候，发现它的大质(zhì)量(liàng)区域并(bìng)不是在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星团发生全部的碰撞时，可被观(guān)测到(dào)的质(zhì)量(liàng)气(qì)体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接通过(guò)了(le)这个区域，并在两边形成了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团(tuán)的引力透镜研究也(yě)被认为(wèi)是暗物质存(cún)在的迄今为止最(zuì)好的理论证据。

除此之(zhī)外，还有(yǒu)来自宇(yǔ)宙当中最古老的光。从宇宙大爆(bào)炸开始，38万年之后，可(kě)见光终(zhōng)于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中(zhōng)了。经过了(le)130多亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背景上留下(xià)了各相同(tóng)性的微波(bō)辐射。其中(zhōng)红色的部分(fēn)表示温度较高(gāo)的区域，蓝色则表示(shì)相对较冷的区域(yù)，但(dàn)实际上(shàng)它们之间的(de)温(wēn)差(chà)只有万分(fēn)之(zhī)一。

科学(xué)家(jiā)们通过(guò)对前景背景分离(lí)后的二(èr)值(zhí)图像进行连通域(yù)提取和标记之后发现，如果宇宙当(dāng)中没(méi)有暗(àn)物质，图形(xíng)看起来(lái)不应(yīng)该(gāi)是这样的，而随着暗物(wù)质的(de)增加，一些峰值的幅度会减小(xiǎo)，才(cái)变(biàn)得看起来(lái)“和谐”。为了(le)匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量值，我们需(xū)要的暗物质(zhì)大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当(dāng)中恒星运(yùn)动所(suǒ)需要的暗物质比例是一(yī)致的。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地(dì)解释了很(hěn)多(duō)不同的观测结果。而暗物质(zhì)的本质就是宇宙当中存(cún)在着某(mǒu)种类(lèi)型的粒子，它(tā)们不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引力来相互作用(yòng)。所以如(rú)果能(néng)够找(zhǎo)到这种粒子的存在，就相当于(yú)找到了暗(àn)物质存(cún)在的实际证据。这种粒子到底是什么？科学家们已经提出了数(shù)十种的(de)假想目标，而(ér)要寻找这(zhè)些不(bù)同的目标粒子所需要的实验方式也不相同。在过去的几十年(nián)当(dāng)中，人(rén)类(lèi)为(wèi)了寻找这(zhè)些看不见、摸不到(dào)，几乎(h沈阳所有中专学校名单一览表，沈阳所有中专学校名单表ū)不会(huì)与常规物质相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却没(méi)有任何实质性的发现，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山(shān)，隶(lì)属(shǔ)于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地球上最大的地学实验室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层楼高的探测(cè)器，一直致力于寻找(zhǎo)暗(àn)物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年的数据收集(jí)，人们发现了一个有趣的(de)事(shì)情。探测率会(huì)在每年的6月份达到(dào)峰(fēng)值，然后在11月降到最低，而且(qiě)在20年(nián)当中(zhōng)每年都是一样。一些科学(xué)家(jiā)认为这可能(néng)是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢？刚才我(wǒ)们(men)讲(jiǎng)了太阳系(xì)正在以220公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗(àn)物质存(cún)在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意(yì)味着我们也在以这样(yàng)的速(sù)度在穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个过程中(zhōng)会(huì)产(chǎn)生(shēng)相应的(de)振荡，同(tóng)时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所以(yǐ)有(yǒu)半年的时间，地球围绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银河系(xì)的方向是一致的，而(ér)另外半年则与之相反。

而(ér)在6月(yuè)份的(de)时候(hòu)，地球与太(tài)阳的方向正好达到(dào)完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流(liú)最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了(le)最慢值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系相对银河系的(de)平面呈现了60度的倾斜，但是这(zhè)并不影响这个理论(lùn)的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解释，研究人员(yuán)们所(suǒ)观(guān)测到的周(zhōu)期性信号。当然(rán)也可能有其(qí)他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年度周期信号的差(chà)异(yì)也可能(néng)是温(wēn)度、湿(shī)度、土壤中的水分、高山(shān)上(shàng)的(de)积雪，甚至连意(yì)大利游客的数量也符(fú)合(hé)这(zhè)个周期的规律。

所以，科(kē)学(xué)家们又(yòu)在南半球建(jiàn)立了一个几(jǐ)乎相同的实验(yàn)室，这里的季(jì)节与(yǔ)之前的实验室正好相反，而在(zài)这(zhè)里，地球(qiú)穿过暗(àn)物(wù)质流的运动(dòng)特征和第一个实(shí)验(yàn)室是(shì)一样的。

因此，如(rú)果在这里(lǐ)可以(yǐ)得到相同的(de)信号(hào)，就(jiù)可以成为暗物质所(suǒ)存(cún)在(zài)的非常有力的证据(jù)了。但是(shì)由于这个实验室(shì)刚刚建成不久，所(suǒ)以截至目前还无法提供(gōng)相应的数据(jù)支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射(shè)一台新的望远镜(jìng)，这台太(tài)空望远镜(jìng)叫(jiào)做“南(nán)希(xī)格雷斯(sī)罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽(kuān)视场仪(yí)器(qì)提供(gōng)的(de)视野(yě)是哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中(zhōng)一个关(guān)键的用(yòng)途就(jiù)是(shì)探索暗物(wù)质背后(hòu)的奥秘(mì)，对于探测(cè)的结果，我们只能(néng)拭目以待(dài)了(le)。费(fèi)米实验室粒子天(tiān)体物理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀(pò)和贾森(sēn)斯特(tè)芬研究发现，如果暗(àn)物质存(cún)在，它们极(jí)有可能拥(yōng)有(yǒu)另(lìng)一种神(shén)秘的(de)效应，这种暗物(wù)质效应，会支持(chí)宇宙当中生命的诞(dàn)生，或者说(shuō)是生(shēng)命进化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步的(de)证实，那么遍布宇宙当中的(de)暗(àn)物(wù)质会不(bù)会意味着(zhe)人类并不(bù)孤单呢(ne)？或许(xǔ)在宇宙当中某个角落(luò)的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的(de)效(xiào)应(yīng)创造生(shēng)命。当然，这些推(tuī)论(lùn)的大前(qián)提(tí)是要(yào)先找到暗物质存在的实际证据。那(nà)么小(xiǎo)伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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