宇(yǔ)宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释(shì)的“暗(àn)物质”？暗物质又(yòu)究竟是什(shén)么(me)？人类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们(men)在(zài)过去的几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过(guò)50次(cì)的长期实(shí)验，但是却没有发现任何的有效(xiào)证据。除了一个(gè)地(dì)方(fāng)，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学数学原理一书中，埃萨(sà)克牛顿发表了万有引力定律，它揭示(shì)了宇(yǔ)宙中天体运动的规(guī)律。往后的几百年来，当天文学家们发现某(mǒu)些天体运(yùn)行(xíng)轨(guǐ)道出现(xiàn)异常，不符合万有引力(lì)定律的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道(dào)，周围一定有未知(zhī)的(de)天体通过引力在摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒(lēi)维耶就通(tōng)过天(tiān)王星运行轨道的异常，推算并且发现了海王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的发现都是应用万有引力定律(lǜ)所取得重大(dà)天文成就的例(lì)子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统(tǒng)的(de)尺度当中，可(kě)当我们上升到星系(xì)或者是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开始变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗(fú)里(lǐ)茨兹(zī)威基正在研究(jiū)和测量后发(fā)星系团的质量(liàng)。这是(shì)一(yī)个(gè)由数千个星系(xì)所组成的巨大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引力束缚在一起。测(cè)量(liàng)星系团的质量(liàng)一般会(huì)使用(yòng)到两种方(fāng)法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质量的范围。

第一(yī)种是(shì)获(huò)得其"光度学的质量"，需要的数(shù)据是测量各(gè)个星系的光度(dù)。

第二种是动力季明宇是什么电视剧名称 季明宇是叶海山吗(lì)学质量(liàng)的计(jì)算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于(yú)星(xīng)系团(tuán)的运动速度。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是(shì)“光度(dù)学质量”的400倍。这(zhè)意(yì)味着，后发座星系团有99%的质量(liàng)消失(shī)了，或(huò)者(zhě)说这99%的(de)质量并不(bù)以可(kě)见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无(wú)法看到。最诡异的(de)是，在测量速(sù)度的过程中，兹威基发现星系团中很多(duō)星系的速度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按(àn)照(zhào)牛顿的(de)运动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠这些(xiē)可见星(xīng)系的质量所产生的引(yǐn)力(lì)是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应(yīng)该被抛出星(xīng)系团(tuán)之外了，除非有(yǒu)一(yī)种神秘(mì)的力(lì)量在起作用，这种力(lì)量来源于某种隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基提(tí)出了这样部(bù)分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它(tā)不发散光、吸光、反射光(guāng)，但是(shì)它们却(què)占据着宇宙中(zhōng)绝大部分(fēn)的质量。只是当时的(de)人们(men)对这样的一(yī)种说法不屑一顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物质”这个(gè)词才(cái)再一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上来说，距离中心(xīn)越远(yuǎn)的恒星(xīng)在(zài)其(qí)轨道上的运行(xíng)速度(dù)就会越慢(màn)。但是他们观测(cè)的结果却(què)让人(rén)感到(dào)不可思议。

随着与中心距离(lí)的增(zēng)加，恒星的(de)旋(xuán)转速度几乎保持不变。可是根据牛顿的万有(yǒu)引(yǐn)力定(dìng)律，在星系当中如(rú)果没有足够大的质量来(lái)吸引它们(men)，这些外围的恒星早就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科(kē)学(xué)家们会使用(yòng)一(yī)种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方(fāng)法(fǎ)来解释暗物质的(de)存在，这种方法就是测(cè)量星系当中气体在X轴上距离(lí)星系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋(xuán)转速度。如果出现异常的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜测量了(le)距离星系中心更(gèng)远距离的氢(qīng)元素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合牛(niú)顿(dùn)的(de)力学定律。我(wǒ)们的(de)太阳系(xì)也(yě)不(bù)例外(wài)，太(tài)阳系位于银河系的第(dì)三(sān)悬臂之上，距离银(yín)河系中心2.6万(wàn)光年，根(gēn)据万有(yǒu)引力(lì)定(dìng)律进行计算(suàn)，太阳系的运行速度(dù)应该是160千米/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在以220千(qiān)米/秒的(de)速度(dù)围绕银河(hé)系旋(xuán)转，这个实际速(sù)度远(yuǎn)远大于理论速度，那么(me)产生以上这(zhè)种向心加速度的原因很可能就是(shì)存在(zài)着一种我们看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的(de)引力效应(yīng)将星系聚集在了(le)一(yī)起。

也(yě)是从这时开(kāi)始，越来越多的(de)研(yán)究(jiū)人员开始相(xiāng)信(xìn)暗物(wù)质的存在(zài)。科学家根据星系外恒星(xīng)轨(guǐ)道的(de)速(sù)度(dù)，估(gū)算在星系当中暗(àn)物(wù)质的质量占整个(gè)星系(xì)质量的85%。但是，暗(àn)物(wù)质并不是唯一可以解(jiě)释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一(yī)项新的研(yán)究当(dāng)中，科(kē)学家(jiā)们发(fā)现，几乎没有引力效应的遥远恒星(xīng)之(zhī)间，也(yě)会出现速度上的(de)微小差(chà)异。另外，天(tiān)文(wén)学家还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个星(xīng)系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大(dà)小(xiǎo)和银河(hé)系不多(duō)，但(dàn)是星(xīng)系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须(xū)存(cún)在暗物质，否则(zé)就会分崩(bēng)离析。但是科学(xué)家(jiā)们使用最先(xiān)进(jìn)的望远镜对其进行了40个小时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发现(xiàn)星(xīng)系(xì)中的恒星运(yùn)动是可(kě)以用正常的物质(zhì)和力学定律来(lái)解(jiě)释的。那么又有人提出，也许该星(xīng)系的暗物(wù)质，已(yǐ)经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇怪的(de)是，它(tā)的附近没有任(rèn)何星系存(cún)在。造成这些(xiē)现象的除了暗物质的假说之(zhī)外，另一种可能就(jiù)是人(rén)类(lèi)对(duì)引力(lì)的(de)理(lǐ)解还(hái)不(bù)够全面，引力很可能在不同尺度空间中的工作方式是不同(tóng)的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体(tǐ)会沿(yán)着它们的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运动。但(dàn)是上升到星系和(hé)星团的尺度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对于在星(xīng)系团(t季明宇是什么电视剧名称 季明宇是叶海山吗uán)之间的相互(hù)作用(yòng)，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念，指的是在数百(bǎi)万光年的规模上，巨(jù)大的质量之间会产生对(duì)彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论叫做(zuò)MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味着(zhe)我们需要(yào)对现在(zài)的物理定律(lǜ)进行修正，这些发现也让很多(duō)人认(rèn)为暗物(wù)质假说(shuō)理论就此终(zhōng)结。但是在宇宙当(dāng)中还有关于(yú)暗(àn)物质存在(zài)的其他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是(shì)蒙德理(lǐ)论所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光(guāng)年(nián)的子弹(dàn)星系团(tuán)，由两(liǎng)个碰撞的(de)星系团(tuán)所组成(chéng)，类似这(zhè)样的星团，它们大部分(fēn)的普(pǔ)通质量都在(zài)星系的气体(tǐ)当中。当星团以1000万(wàn)公(gōng)里/小时发(fā)生碰撞的时(shí)候，星际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导(dǎo)致(zhì)温度的急剧(jù)升(shēng)高，速度大幅降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星(xīng)系团大部分的质量将位于所有这些气体所(suǒ)在(zài)的中间(jiān)区域。那么我们(men)通(tōng)过什么(me)来验(yàn)证它(tā)的质量区域到(dào)底(dǐ)是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯(sī)韦伯太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第(dì)一张全(quán)彩的高清(qīng)照片，在照片中(zhōng)我们可以(yǐ)明(míng)显地看(kàn)到很多星系(xì)似乎被拉伸产生了巨大的形变。其(qí)实这(zhè)些星(xīng)系(xì)本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也(yě)不是(shì)韦伯望远镜出了(le)什么问题，而是这样极(jí)遥远(yuǎn)的(de)天体和我(wǒ)们地球(qiú)上的观(guān)测者(zhě)之间。被(bèi)一个质量超(chāo)级巨大的天体遮挡(dǎng)，这个超(chāo)大质(zhì)量的东西的引力，会(huì)使(shǐ)身后(hòu)更遥远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应。这个巨大的天体可能是超(chāo)大质量的黑洞或者是暗物质。

所以(yǐ)当人们对子弹星系团观(guān)测的时候，发(fā)现它的大质量区域并不是在(zài)中(zhōng)间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好的解释方法就是当(dāng)星团发生(shēng)全部的碰(pèng)撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物(wù)质(zhì)则直接通过了这个区(qū)域，并在两边形成(chéng)了引力透镜。对子弹星系团的引力透镜研究(jiū)也被认为是暗物质存(cún)在的迄(qì)今(jīn)为止最好的理论证(zhèng)据(jù)。

除此之(zhī)外，还有来自宇宙当中最古(gǔ)老(lǎo)的光。从(cóng)宇宙(zhòu)大(dà)爆炸开始，38万年(nián)之后(hòu)，可见(jiàn)光终(zhōng)于(yú)可以(yǐ)畅通无阻地穿越在(zài)宇(yǔ)宙当中了(le)。经(jīng)过了130多亿年之后，这些光在宇宙空间背景(jǐng)上(shàng)留下了各(gè)相(xiāng)同性的微波辐射。其中(zhōng)红色的部分表示温(wēn)度较高(gāo)的(de)区域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上(shàng)它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分(fēn)之(zhī)一(yī)。

科(kē)学家们通过对前景背(bèi)景分离后(hòu)的二值图(tú)像进行连(lián)通(tōng)域提取(qǔ)和(hé)标记之(zhī)后(hòu)发现，如果(guǒ)宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗(àn)物质(zhì)的增加，一些(xiē)峰值的幅度(dù)会(huì)减(jiǎn)小(xiǎo)，才变得看起来(lái)“和谐”。为了匹(pǐ)配(pèi)宇(yǔ)宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量值，我们需要的(de)暗物质(zhì)大约(yuē)是(shì)普通(tōng)物质的5倍。这个数字(zì)与(yǔ)解释星系(xì)当中恒(héng)星运动所需(xū)要的(de)暗物(wù)质比例是一致的。这就(jiù)意味着(zhe)。

用了(le)一个(gè)简单的理论框架，就(jiù)很好地解释(shì)了很多不同的观测结果。而暗(àn)物质的本质就(jiù)是宇(yǔ)宙当(dāng)中存在(zài)着某种(zhǒng)类型(xíng)的粒子，它(tā)们不参与任何其他的(de)电磁作用，只通过引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就(jiù)相当于(yú)找到了(le)暗物质存(cún)在的实际证(zhèng)据。这(zhè)种粒子到底(dǐ)是(shì)什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提出了数十种的假想目标，而要寻(xún)找这(zhè)些不同的目标粒子所需要的实(shí)验方式也不相(xiāng)同。在过去的几十年当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不(bù)会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已(yǐ)经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任何实质性的发现，除(chú)了一个地(dì)方，意大(dà)利的(de)格(gé)兰(lán)萨索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大的地学实验室(shì)，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层楼高(gāo)的探测器，一直(zhí)致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的(de)科(kē)学家(jiā)声称观(guān)测(cè)到了某(mǒu)种信号。经过了20多年的数据(jù)收集(jí)，人们(men)发现了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每年的(de)6月份达到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降到最低，而且在20年当中每年都是一样。一(yī)些科(kē)学家认为(wèi)这可能是人类发(fā)现暗物质的第一个直接证据(jù)。

但是(shì)为什么暗物质会产(chǎn)生周期性的(de)年度信号呢？刚才(cái)我们讲了太阳系(xì)正在以220公里/秒的速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物(wù)质存在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这(zhè)个(gè)过程中会产生相(xiāng)应的振荡(dàng)，同(tóng)时(shí)地(dì)球(qiú)又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有(yǒu)半(bàn)年(nián)的(de)时(shí)间(jiān)，地球围绕太阳的方向与太阳环绕银河系的方向是一致的(de)，而另外半年则与之相反(fǎn)。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太(tài)阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地球穿越暗物质流(liú)最快的时段(duàn)。而在11月份，又恰(qià)好达到(dào)了最慢(màn)值。尽管(guǎn)在实际的情况(kuàng)中，太阳系相对银河(hé)系的(de)平面呈现(xiàn)了60度的(de)倾(qīng)斜(xié)，但(dàn)是这并不影响(xiǎng)这个理论的(de)有效性(xìng)。

因此(cǐ)科学家认为这可以用来解释，研究人员们所观测到的周期性(xìng)信(xìn)号(hào)。当然也可能有其他的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年度周期信号的(de)差异(yì)也可能是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大(dà)利游客的数量也符合(hé)这个周(zhōu)期(qī)的(de)规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立了一个几乎相同的实(shí)验室(shì)，这里的季节与(yǔ)之(zhī)前的(de)实验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿过暗物质流(liú)的运动特征和(hé)第一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果在这里(lǐ)可以得到(dào)相同(tóng)的信号，就可以成为暗物质(zhì)所(suǒ)存在的非常有(yǒu)力的证据了。但是(shì)由于这个实(shí)验室刚刚(gāng)建成(chéng)不久，所以截至目(mù)前还无法提供相应的(de)数据支持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发射一台新(xīn)的(de)望远镜，这台太(tài)空(kōng)望(wàng)远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的主镜大小跟哈勃望远(yuǎn)镜相同，但它的宽视场仪器提(tí)供(gōng)的视野是(shì)哈勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空(kōng)望远镜其中一个关键的用途就是探索(suǒ)暗物质背后的奥秘(mì)，对于探(tàn)测(cè)的结(jié)果，我们只能(néng)拭目以待了。费(fèi)米实验室粒子(zi)天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀(pò)和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究(jiū)发(fā)现(xiàn)，如果暗物质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的(de)效(xiào)应，这种暗(àn)物质效(xiào)应(yīng)，会支持宇(yǔ)宙当中生命(mìng)的(de)诞生，或者(zhě)说是生命进化的(de)一个重要因(yīn)素。

如(rú)果(guǒ)这(zhè)一理(lǐ)论得到进(jìn)一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会(huì)不(bù)会意味着人类并不(bù)孤单呢？或(huò)许在宇宙当中某个角落的行星上，暗(àn)物质正在通(tōng)过这样(yàng)的效应创(chuàng)造生命(mìng)。当然，这些推论的大前提是要(yào)先找到(dào)暗(àn)物(wù)质存在的实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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