宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的？为何会(huì)存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗物质(zhì)又究竟是什么？人(rén)类为了寻(xún)找暗(àn)物质存在的证据，科学家们在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年当中进行了超(chāo)过50次(cì)的(de)长期实验，但是却没有发现任何的(de)有效(xiào)证据。除了一个地方，在(zài)1687年出版的自(zì)然哲(zhé)学数学原理一(yī)书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了(le)万有引力定律，它(tā)揭示了宇宙中天体(tǐ)运动(dòng)的规律(lǜ)。往后(hòu)的(de)几百年(nián)来(lái)，当天文学家们发现某些天体运(yùn)行轨(guǐ)道出现异常，不符(fú)合(hé)万(wàn)有引力定律(lǜ)的时候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周(zhōu)围一定(dìng)有未(wèi)知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶(yé)就通过天王星运行轨(guǐ)道的(de)异常，推算并且发现了海王星(xīng)的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥王星的发现都是应用(yòng)万有(yǒu)引力(lì)定律所取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发现(xiàn)都是在(zài)恒星系统的尺度当(dāng)中(zhōng)，可(kě)当我(wǒ)们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度(dù)，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士的(de)物理学家弗里茨兹威(wēi)基正在研究和测量后发星系(xì)团的质(zhì)量。这是一个由数千个星(xīng)系所组(zǔ)成的巨大星(xīng)系(xì)团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力束缚在(zài)一起。测量星系团的(de)质量一般(bān)会使(shǐ)用(yòng)到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就(jiù)可以确定其质量的(de)范围。

第一(yī)种是获得其"光度(dù)学的(de)质量"，需(xū)要的数据是测(cè)量各个星系的光度(dù)。

第(dì)二种是动力(lì)学质(zhì)量的计(jì)算，是利用(yòng)光谱红移测量星系(xì)团中的各(gè)个星系相对(duì)于(yú)星系(xì)团的(de)运动(dòng)速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力(lì)学质量(liàng)”竟然是“光度学(xué)质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系(xì)团有(yǒu)99%的质(zhì)量消失(shī)了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存在(zài)，我们无法看到。最(zuì)诡异的是(shì)，在(zài)测(cè)量速度的过程(chéng)中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系(xì)团(tuán)中(zhōng)很多星系的速度(dù)比理论上要快得(dé)多(duō)，按照牛(niú)顿的(de)运动(dòng)学(xué)定律，仅靠(kào)这些可见(jiàn)星系(xì)的(de)质量所产生的引力(lì)是(shì)无法将它们束缚在星(xīng)系团内(nèi)的，它们早就(jiù)应(yīng)该被抛(pāo)出(chū)星系(xì)团之外了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力(lì)量(liàng)在起作用，这种力量(liàng)来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出(chū)了这样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射(shè)光，但是它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是(shì)当时的(de)人们对(duì)这样的(de)一种说法不屑(xiè)一(yī)顾。

直(zhí)到40年之无人值守尿素加注机 尿素加注机工作原理后，“暗物质”这个词才再一次出(chū)现。天文学家(jiā)维拉鲁宾和肯特(tè)福特在观测仙女座星系中的(de)恒星运动。理论上(shàng)来说(shuō)，距(jù)离(lí)中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越慢(màn)。但是他们观测的(de)结(jié)果(guǒ)却让人感(gǎn)到不(bù)可(kě)思(sī)议。

随着(zhe)与(yǔ)中心距离的增(zēng)加(jiā)，恒星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的(de)万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果没(méi)有足够大的质(zhì)量来(lái)吸引它们，这些外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了。基于这种现象，科学家(jiā)们会使用一种相对(duì)标准(zhǔn)的方法来(lái)解释暗物质的存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上距离星系中心(xīn)的(de)距(jù)离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速度(dù)。如果出现(xiàn)异常的结果(guǒ)，就认为是由(yóu)暗物质(zhì)的(de)力量(liàng)进入(rù)其(qí)中。

于(yú)是科学家们通过射(shè)电望远镜测量(liàng)了距(jù)离星系中心更远距离的氢元素，发现它(tā)们(men)的(de)旋转速度(dù)并不符合(hé)牛顿的(de)力学定律。我们的太阳系也不例外，太阳系位于银河系的(de)第三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河系中心2.6万光年(nián)，根据万有引力定律进(jìn)行计算，太阳系的(de)运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正(zhèng)在以220千米(mǐ)/秒的(de)速度围绕银河系旋转，这个实际(jì)速度(dù)远远大于理论速度，那(nà)么产(chǎn)生以上这(zhè)种向心加速度的(de)原因很可能就是存(cún)在着(zhe)一种我们(men)看不到的物质，是(shì)这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了(le)一起。

也是从这(zhè)时开(kāi)始，越来越多(duō)的(de)研究人员开(kāi)始相信(xìn)暗(àn)物(wù)质(zhì)的存在。科学家根(gēn)据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算(suàn)在星系(xì)当中(zhōng)暗物质的质量占整个星系质量的(de)85%。但(dàn)是(shì)，暗物质并不是(shì)唯一可以解释这(zhè)个(gè)现象的原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也会出现速度上(shàng)的微小(xiǎo)差异。另外(wài)，天文(wén)学家还发现了一个反常的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但(dàn)是星系(xì)当中存在的恒星数量却(què)只有银河系(xì)的(de)千分(fēn)之一。

所(suǒ)以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质，否则(zé)就会分(fēn)崩(bēng)离(lí)析。但(dàn)是科学家(jiā)们使(shǐ)用最先进的望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒星运动是可以用正常的(de)物(wù)质和(hé)力学(xué)定律来解释的(de)。那么又有人(rén)提出，也许该星系的暗物(wù)质(zhì)，已经被附近的另一个(gè)大星(xīng)系剥离了。奇怪的是，它的(de)附近没有任何星系存在。造成这(zhè)些现象的(de)除了暗物质(zhì)的假说之(zhī)外，另(lìng)一种可能就是人类对引力的理解还(hái)不够全(quán)面(miàn)，引力很可能在不同尺度空间(jiān)中的工(gōng)作方式是不同(tóng)的(de)，这意味着在行星系尺(chǐ)度中的天体会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道，按照我(wǒ)们(men)所理解的方式运动(dòng)。但(dàn)是上升到(dào)星(xīng)系和星团的尺(chǐ)度，引力之间的相互作用则是不同的方式。对(duì)于在星系团之(zhī)间(jiān)的相互(hù)作(zuò)用，科学家还(hái)引入了外部场效应(yīng)的概念，指的是在(zài)数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德理论。如果(guǒ)MOND蒙德理论成(chéng)立，这意(yì)味着我们(men)需要对现在的物理定律进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现也让(ràng)很多人认(rèn)为暗物质假说理(lǐ)论就此(cǐ)终(zhōng)结。但(dàn)是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有关于暗物质存在的其(qí)他的理论(lùn)证据(jù)，这(zhè)些理论证(zhèng)据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向(xiàng)距离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由两个碰撞的星系团所组成，类似这样的(de)星团，它们大部分的(de)普通质量都(dōu)在星系(xì)的气体当中。当星团(tuán)以(yǐ)1000万公(gōng)里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气体(tǐ)的相(xiāng)互作用就会导致(zhì)温度的(de)急剧升(shēng)高，速(sù)度大(dà)幅降低。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之后，子(zi)弹星(xīng)系团大部分(fēn)的(de)质量将位于所有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通过什么来(lái)验证(zhèng)它的(de)质量区域到底是不(bù)是集中在中间呢？前不久，詹(zhān)姆(mǔ)斯韦伯太(tài)空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第一张全(quán)彩的(de)高清照片(piàn)，在照(zhào)片中我们可以明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大(dà)的形(xíng)变。其(qí)实这些星(xīng)系(xì)本身(shēn)并不是真的被扭曲了，也(yě)不是韦伯望远(yuǎn)镜出(chū)了什么(me)问(wèn)题，而(ér)是(shì)这样极遥远的(d无人值守尿素加注机 尿素加注机工作原理e)天体和我(wǒ)们地球上(shàng)的观(guān)测(cè)者之间(jiān)。被(bèi)一个(gè)质量超级巨(jù)大的天(tiān)体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力(lì)，会使身(shēn)后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这个现象就是引(yǐn)力透镜效应。这个巨大(dà)的(de)天体(tǐ)可(kě)能是超大质量的黑洞或者是暗物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大质量区域(yù)并不是在中间，而是(shì)在(zài)两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解(jiě)释(shì)方法就(jiù)是当星(xīng)团发生全部的碰(pèng)撞时，可被观测(cè)到的质量气(qì)体被卡在了中(zhōng)间，暗物质则直接(jiē)通过(guò)了这个区域(yù)，并(bìng)在两边形(xíng)成了(le)引力透镜。对子弹星(xīng)系团的引力透镜研究也(yě)被认为是暗物质存在的(de)迄今为(wèi)止最(zuì)好(hǎo)的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇(yǔ)宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光终于可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中(zhōng)了。经过了130多亿年之后，这些光在宇宙(zhòu)空间(jiān)背景上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的部分表示温度较高的区域(yù)，蓝(lán)色则(zé)表示相对较冷的区域，但(dàn)实际上(shàng)它们之(zhī)间的温差只有万分(fēn)之(zhī)一。

科学(xué)家们通过(guò)对前景背(bèi)景分(fēn)离后的(de)二值图(tú)像进行连(lián)通域提(tí)取和标记之后发现，如果宇宙当中没有暗物质(zhì)，图形看起来不应该是这样的(de)，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射(shè)的(de)测(cè)量值，我(wǒ)们(men)需要(yào)的(de)暗物(wù)质大约(yuē)是普通物(wù)质(zhì)的5倍。这个数字与解(jiě)释星系(xì)当中恒星运(yùn)动(dòng)所需要(yào)的暗物(wù)质比例是一(yī)致的(de)。这就意味着(zhe)。

用(yòng)了一个(gè)简单的理论框架，就很(hěn)好地解释了很多不同(tóng)的观测结果(guǒ)。而(ér)暗物质的本质就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在(zài)着某种类型的粒子，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。所以如果能够找(zhǎo)到(dào)这种粒子的(de)存在(zài)，就相当于找到了暗物质(zhì)存在的实际(jì)证据。这(zhè)种粒子到(dào)底是什么？科学家(jiā)们已(yǐ)经提出了数(shù)十种的假想(xiǎng)目(mù)标，而要(yào)寻找这些不同的目(mù)标粒子所需要的实验(yàn)方式(shì)也不(bù)相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻(xún)找(zhǎo)这些(xiē)看不(bù)见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家(jiā)们已经进行(xíng)了超过(guò)50次的(de)实验(yàn)，却没有任(rèn)何实质性(xìng)的(de)发(fā)现，除了一个(gè)地方，意大利(lì)的格兰萨(sà)索山，隶属于阿(ā)尔卑斯山脉。

在山下1400米处(chù)的地下(xià)矿井当中，藏着(zhe)地球上最大的地(dì)学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里(lǐ)有一个三层楼高的(de)探测器，一直致力(lì)于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的周期性震荡(dàng)。

自(zì)1997年以来，这里的科学(xué)家(jiā)声称观测(cè)到(dào)了某(mǒu)种信号。经(jīng)过(guò)了(le)20多年的数据收集，人们(men)发现了一个有趣的事情。探(tàn)测率会在(zài)每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在(zài)11月(yuè)降(jiàng)到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认为这可(kě)能是人类发(fā)现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质会(huì)产生(shēng)周期(qī)性的年度信号呢？刚(gāng)才我们讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公(gōng)里/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕着银(yín)河(hé)系进行移动，那(nà)么(me)如果(guǒ)暗物(wù)质存在宇宙(zhòu)当中，这意味着我们(men)也(yě)在以(yǐ)这样(yàng)的(de)速度在(zài)穿(chuān)越着暗(àn)物(wù)质流，这个(gè)过程中(zhōng)会(huì)产生(shēng)相应的振荡，同时地(dì)球又(yòu)以30公里/秒的速度围绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太阳(yáng)的方向与太阳(yáng)环绕银河(hé)系的方(fāng)向是一致的，而(ér)另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳(yáng)的(de)方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到(dào)了(le)最慢(màn)值。尽管在实际的情况中，太阳系相(xiāng)对银(yín)河(hé)系的平面呈现了60度的(de)倾(qīng)斜，但是这并不影响(xiǎng)这(zhè)个理论(lùn)的(de)有效(xiào)性。

因此科(kē)学家认为这可(kě)以用来解释(shì)，研(yán)究人(rén)员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当(dāng)然也可能有其他的情况，造(zào)成这种(zhǒng)年度周期信号的(de)差异也可(kě)能是温度、湿度、土壤中的水分(fēn)、高(gāo)山上的积雪，甚至连意大(dà)利(lì)游客的数量(liàng)也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家们又在南半球建立了(le)一(yī)个几(jǐ)乎相同的实验室(shì)，这里的季节与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿过暗物质流的(de)运(yùn)动特征和(hé)第一(yī)个实(shí)验室(shì)是一样(yàng)的。

因此(cǐ)，如(rú无人值守尿素加注机 尿素加注机工作原理)果在这里可以得(dé)到相同的信号，就(jiù)可以(yǐ)成为暗物(wù)质(zhì)所存(cún)在的非常有(yǒu)力的证据了(le)。但是由于这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以(yǐ)截至目(mù)前还(hái)无(wú)法提供相应的数据支持(chí)。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望远镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南(nán)希格雷斯(sī)罗(luó)曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的(de)视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关(guān)键的用途就是探(tàn)索暗(àn)物质背后(hòu)的奥秘，对于探测的(de)结果，我们只能拭(shì)目以待了。费(fèi)米实(shí)验室(shì)粒子天体物理中心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾森斯特(tè)芬研究发现，如果暗物质存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效应，这种暗物质效(xiào)应，会支持宇宙当中生命的诞生，或(huò)者说是生命进化的一(yī)个(gè)重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步(bù)的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质会(huì)不(bù)会意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇宙当中(zhōng)某个角落的行星上，暗物质正在通(tōng)过这样的(de)效应创(chuàng)造(zào)生命(mìng)。当然，这些推论(lùn)的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存(cún)在的实际证据。那么(me)小伙伴们，你们觉得暗物质到底存不存在呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支持是(shì)我更新的动力(lì)！

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