宇宙是“人(rén)为制造”的(de)？为何会(huì)存在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗物质又究竟是什(shén)么？人类为(wèi)了寻找暗(àn)物质存在的证据，科学家(jiā)们在过去的几十(shí)年当中进行(xíng)了超过50次(cì)的长期实(shí)验，但(dàn)是(shì)却没有发现任何(hé)的(de)有(yǒu)效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的自(zì)然哲学数学原理一书(shū)中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有引力(lì)定律，它揭示(shì)了(le)宇宙中(zhōng)天体运动(dòng)的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些(xiē)天体运行轨道出现异常，不符合万有引(yǐn)力定律的(de)时(shí)候(hòu)，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力在摄(shè)动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维耶(yé)就(jiù)通扣你几哇日语什么意思 扣你几哇撒由那拉是什么歌过天王星运行轨(guǐ)道(dào)的(de)异(yì)常，推算并且发(fā)现了海(hǎi)王星的存在(zài)。另外，哈雷彗(huì)星、冥王(wáng)星的(de)发现(xiàn)都(dōu)是应用(yòng)万有引力定律所取(qǔ)得重(zhòng)大(dà)天文成(chéng)就(jiù)的例子。但是(shì)这些(xiē)发现都是(shì)在(zài)恒星系统(tǒng)的尺度当(dāng)中，可当我(wǒ)们(men)上升到(dào)星系或者(zhě)是星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开始变得(dé)诡(guǐ)异(yì)了(le)。

1933年(nián)，瑞(ruì)士的物理学(xué)家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和测量后(hòu)发星(xīng)系团的质量。这是一个由数千个星系所组成(chéng)的巨(jù)大星系(xì)团(tuán)，这些星系被引(yǐn)力束缚在一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使(shǐ)用到(dào)两种方法，当两种方法(fǎ)结果(guǒ)一(yī)致，就可以(yǐ)确定(dìng)其质量的范(fàn)围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要(yào)的数据是测量(liàng)各个星(xīng)系的光度(dù)。

第(dì)二种是动(dòng)力学(xué)质量的(de)计算，是利用(yòng)光(guāng)谱(pǔ)红(hóng)移测量星系团中的各个星系相对于星系团(tuán)的运动(dòng)速度。当测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻(chè)底(dǐ)懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发座星系团有99%的质量消失了(le)，或者说(shuō)这(zhè)99%的(de)质(zhì)量并(bìng)不以可见光的形式所存在，我们无法看到。最诡(guǐ)异的(de)是，在测(cè)量(liàng)速度(dù)的过程中(zhōng)，兹威(wēi)基(jī)发现星系团中很多星系(xì)的速度比理论(lùn)上要快(kuài)得多，按照牛(niú)顿的运动学定(dìng)律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星(xīng)系(xì)的质(zhì)量所产生(shēng)的引力(lì)是(shì)无(wú)法将它(tā)们束缚在星系(xì)团(tuán)内的，它们(men)早就应该被(bèi)抛出星(xīng)系(xì)团之外了，除非有一种神秘的力量在(zài)起作(zuò)用，这种力量(liàng)来源于某种隐(yǐn)形(xíng)的物(wù)质。

据此，兹(zī)维基(jī)提出了这样部分不(bù)可(kě)见的暗质，它不发(fā)散光(guāng)、吸光、反射(shè)光，但是(shì)它们(men)却(què)占据着(zhe)宇宙中绝大(dà)部(bù)分的质量。只是(shì)当时的人(rén)们对(duì)这样的一种说(shuō)法不屑一顾。

直到(dào)40年之后，“暗物质”这个词(cí)才(cái)再一次出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯(kěn)特福特在(zài)观测仙女(nǚ)座星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理(lǐ)论上来(lái)说(shuō)，距(jù)离中心越远的恒(héng)星在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是(shì)他们(men)观测的结果却让人感(gǎn)到不可思(sī)议(yì)。

随(suí)着与(yǔ)中心(xīn)距离的增加，恒星(xīng)的旋转速度几乎保持不变(biàn)。可是扣你几哇日语什么意思 扣你几哇撒由那拉是什么歌根(gēn)据牛顿的万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律，在星系当中如果没有(yǒu)足够大的质量来吸(xī)引(yǐn)它们，这些外围(wéi)的(de)恒星早就被甩到宇宙当(dāng)中了。基于这种现象，科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存(cún)在，这种(zhǒng)方法就是测量(liàng)星系当中气体(tǐ)在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋(xuán)转速(sù)度(dù)。如(rú)果出现异常的结果，就认(rèn)为是由暗(àn)物(wù)质的力量进入其中。

于是科学家(jiā)们通(tōng)过射电望远镜测量(liàng)了距(jù)离星(xīng)系中心(xīn)更远距(jù)离的氢元(yuán)素(sù)，发现它们的旋(xuán)转速度并不符合(hé)牛(niú)顿的(de)力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系(xì)位于银(yín)河系的第三(sān)悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进(jìn)行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米(mǐ)/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远(yuǎn)大于理论速(sù)度，那么产生以(yǐ)上(shàng)这种(zhǒng)向心加速度的原(yuán)因很可能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我(wǒ)们看不(bù)到的物质，是这些暗物质的引力效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开(kāi)始，越(yuè)来越多的研究人(rén)员开始相信暗物质的(de)存在。科学家根据星系外恒(héng)星轨道的(de)速度，估算(suàn)在星系当(dāng)中(zhōng)暗物质的质量(liàng)占整个星(xīng)系质量的85%。但是(shì)，暗(àn)物质并不是(shì)唯一可以解释(shì)这个(gè)现(xiàn)象的原因。在一项新的(de)研究当(dāng)中(zhōng)，科(kē)学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应(yīng)的遥远恒(héng)星之(zhī)间，也会出现速度上的微(wēi)小(xiǎo)差(chà)异。另外(wài)，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星(xīng)系，叫(jiào)做Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距离(lí)地球大约2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存(cún)在的恒星数量却(què)只有银(yín)河系(xì)的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必须存在暗(àn)物质，否则就会分崩离析。但(dàn)是科学家们使用最先(xiān)进的望远镜对(duì)其进(jìn)行(xíng)了40个小时的(de)详细测量之后，发现(xiàn)星系中的(de)恒星(xīng)运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来解释的(de)。那么(me)又有人提出，也许该星系的暗物(wù)质，已经(jīng)被附近的(de)另一个大(dà)星系剥离了(le)。奇怪的是(shì)，它的附近没(méi)有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造成(chéng)这些现象的除(chú)了暗物质的假说之外，另一种可(kě)能就是(shì)人类对(duì)引力的理解还不(bù)够全(quán)面(miàn)，引力很(hěn)可能在不同尺度(dù)空间中(zhōng)的工作方式是(shì)不同的，这意味着在行(xíng)星系尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的尺度，引(yǐn)力之间的(de)相互作用则是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的(de)相互作用，科学家(jiā)还引入了外部场效应(yīng)的概念，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年的规模(mó)上，巨大的质量之间会(huì)产(chǎn)生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效果，这个理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙德理论成立，这意味(wèi)着(zhe)我们(men)扣你几哇日语什么意思 扣你几哇撒由那拉是什么歌需要对现在(zài)的(de)物理(lǐ)定律进行(xíng)修正，这些发(fā)现也让很多(duō)人认(rèn)为(wèi)暗物质(zhì)假说(shuō)理(lǐ)论就此终结。但是(shì)在宇宙当中还有关于(yú)暗物质存在的其他的理论证据，这些理论证(zhèng)据是蒙德理论所没法解释的“引(yǐn)力(lì)透镜”。

径向距(jù)离为37亿光年(nián)的子弹星系(xì)团，由(yóu)两个(gè)碰撞的星系团所组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都在星系的(de)气(qì)体当中。当星团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的时(shí)候，星际气(qì)体(tǐ)的(de)相互(hù)作用就会导致(zhì)温(wēn)度的急剧升高，速度大幅降(jiàng)低。所以在理(lǐ)论上，在碰(pèng)撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在(zài)的中间区(qū)域。那么(me)我们通过什么来验(yàn)证它(tā)的质量区域到底是不是集(jí)中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙当(dāng)中第一张全彩的(de)高清照片，在照(zhào)片中我们可(kě)以明显地(dì)看到很多星系似乎被拉伸(shēn)产生了(le)巨(jù)大(dà)的形(xíng)变(biàn)。其实这(zhè)些星(xīng)系(xì)本身并不是真的被(bèi)扭曲了，也不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出(chū)了什(shén)么问题，而是这样(yàng)极(jí)遥远的天体(tǐ)和我们地球上(shàng)的观测者之(zhī)间。被一个质量超级(jí)巨大的天体(tǐ)遮(zhē)挡，这个超大质量的东西的引力，会使(shǐ)身后更遥远(yuǎn)星系的光都发(fā)生了(le)扭曲。这个现象就(jiù)是引力透镜效(xiào)应。这(zhè)个巨大的(de)天体(tǐ)可能是超大质量的黑(hēi)洞或者是(shì)暗物质。

所以当人(rén)们对子(zi)弹星系(xì)团观测的(de)时(shí)候，发(fā)现它的大(dà)质量区域并不是(shì)在中(zhōng)间，而是在两侧(cè)。所(suǒ)以最好(hǎo)的解释(shì)方法就是(shì)当星团发生(shēng)全(quán)部的碰撞时，可被观测(cè)到(dào)的质量气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接通(tōng)过(guò)了(le)这个区域，并在(zài)两边形(xíng)成(chéng)了(le)引力透镜。对子弹(dàn)星系团(tuán)的引力透镜(jìng)研究也被(bèi)认为是暗物(wù)质存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的(de)理(lǐ)论证据。

除此之外(wài)，还有来(lái)自宇宙当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙(zhòu)大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可见(jiàn)光终于可(kě)以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在(zài)宇宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后，这些(xiē)光在宇宙空间背景上(shàng)留下了各相同性(xìng)的(de)微波(bō)辐(fú)射。其中红色的部分表示温度(dù)较高的区域(yù)，蓝色则表示相对较(jiào)冷的(de)区(qū)域，但实(shí)际上它们之间的(de)温差只有万分(fēn)之一(yī)。

科学家们通过对前景背(bèi)景分离后的二值图像(xiàng)进行连通域提取和标记之后发(fā)现，如果(guǒ)宇宙(zhòu)当中没有暗物(wù)质，图(tú)形看起来不应该是这样的，而(ér)随着暗物质的增加(jiā)，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度(dù)会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微(wēi)波(bō)背景辐射的(de)测量值，我们需要的(de)暗物质大约是(shì)普通物质的5倍。这个数字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所(suǒ)需(xū)要的暗物(wù)质比(bǐ)例是一(yī)致(zhì)的。这就(jiù)意味着(zhe)。

用(yòng)了一个简单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不同的(de)观测结果。而暗(àn)物(wù)质的本质就是宇宙当中存在着(zhe)某种类型的粒子，它们(men)不参(cān)与(yǔ)任何其他的电磁作用，只通过引力来相(xiāng)互作(zuò)用(yòng)。所以如果(guǒ)能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子(zi)的存在(zài)，就相当于(yú)找到了(le)暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。这种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什(shén)么(me)？科学家们已(yǐ)经提出了数十(shí)种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标，而要(yào)寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要(yào)的实验(yàn)方式也不相同。在过(guò)去的(de)几十年(nián)当中，人类(lèi)为(wèi)了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几乎不会与常规物质相互(hù)作用的(de)“暗(àn)物质”，科(kē)学家们已(yǐ)经(jīng)进行了超(chāo)过50次的(de)实验，却没有任何(hé)实质性的发现，除了(le)一(yī)个地方(fāng)，意大利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑(bēi)斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地(dì)下矿井当中，藏着地(dì)球上最(zuì)大(dà)的地(dì)学实验室(shì)，这个(gè)实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直致力(lì)于寻找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科学家声称(chēng)观测到了某(mǒu)种信号。经过(guò)了20多年的(de)数据(jù)收集，人们发现了一个(gè)有趣的(de)事情。探(tàn)测率(lǜ)会(huì)在(zài)每年的6月份达到峰(fēng)值(zhí)，然后在11月降到最低，而(ér)且在(zài)20年(nián)当(dāng)中每年都(dōu)是一样。一(yī)些科学家认为(wèi)这可能是(shì)人(rén)类发(fā)现暗物质的第(dì)一个直接(jiē)证(zhèng)据。

但是为什么暗物质会产生(shēng)周(zhōu)期(qī)性的(de)年度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲了太阳(yáng)系正在以220公里/秒的速(sù)度围绕着银(yín)河系(xì)进行移(yí)动，那么如果暗物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样的速度(dù)在穿越着(zhe)暗物质流，这个过(guò)程中会产生(shēng)相应的(de)振荡(dàng)，同时(shí)地球(qiú)又(yòu)以30公里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕太阳进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太阳(yáng)环绕银河系的方向(xiàng)是一致的，而另外半年则与(yǔ)之相反。

而在6月份(fèn)的时候(hòu)，地(dì)球与太阳的方向正好(hǎo)达到完全(quán)一致，这(zhè)是理论上地球穿越暗物质流最快的(de)时段(duàn)。而在11月份(fèn)，又恰(qià)好达到了最(zuì)慢值。尽管在实际(jì)的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系相对(duì)银河系的平面呈现了(le)60度的倾(qīng)斜，但(dàn)是这(zhè)并不影响这个理论的有效性。

因此科学(xué)家认为这可以(yǐ)用来解释，研究人(rén)员们所观测到的周期(qī)性(xìng)信(xìn)号。当然(rán)也可能有(yǒu)其他的情况，造成这种年度周期(qī)信(xìn)号的差异(yì)也可能(néng)是温度(dù)、湿度、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山(shān)上的(de)积雪，甚(shèn)至(zhì)连意大利游客的数(shù)量(liàng)也(yě)符合(hé)这(zhè)个周期的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又(yòu)在南半球(qiú)建立了一个几乎相(xiāng)同的(de)实验(yàn)室，这里的季节(jié)与之前的实(shí)验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球(qiú)穿过暗(àn)物质(zhì)流的(de)运动(dòng)特征(zhēng)和(hé)第一个实验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果(guǒ)在(zài)这里可以得(dé)到(dào)相(xiāng)同的信号(hào)，就可以成为暗物(wù)质所存在的非常有力的证据了。但(dàn)是由于这个实(shí)验(yàn)室刚(gāng)刚建成不久，所以截至目前(qián)还(hái)无(wú)法提(tí)供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射一台(tái)新的(de)望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯(sī)罗曼”，它的主镜(jìng)大(dà)小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相(xiāng)同，但它的宽视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红(hóng)外仪器的100倍。南希格雷斯(sī)罗曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中一个关键的用途就(jiù)是探索(suǒ)暗物质(zhì)背后的(de)奥秘，对于探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待了(le)。费米实验室粒子天体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特(tè)芬研究发现，如果(guǒ)暗物质(zhì)存(cún)在，它(tā)们极(jí)有可(kě)能拥有另一种(zhǒng)神(shén)秘(mì)的效(xiào)应(yīng)，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生(shēng)命的诞生(shēng)，或者说是生(shēng)命进化的(de)一个重(zhòng)要因素。

如果这(zhè)一理论得(dé)到进一(yī)步(bù)的证实，那么遍布宇宙当(dāng)中的暗物质会不会意(yì)味着人类并不孤(gū)单呢？或(huò)许在宇宙当(dāng)中某个角落的行星上，暗物(wù)质(zhì)正在通过这样(yàng)的效(xiào)应创造(zào)生命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物(wù)质(zhì)存在的实际(jì)证据。那么小(xiǎo)伙伴(bàn)们，你们(men)觉得暗物(wù)质(zhì)到底存不存在(zài)呢？喜(xǐ)欢请点赞，你的支持是(shì)我(wǒ)更新的动力！

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