宇宙是“人为制造”的？为何会存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗(àn)物(wù)质”？暗(àn)物质又究竟是什(shén)么？人类(lèi)为了寻(xún)找暗物质存在的证据(jù)，科(kē)学家们(men)在过(guò)去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了(le)超(chāo)过50次的长期(qī)实(shí)验，但(dàn)是却没有(yǒu)发现任何(hé)的有(yǒu)效证据。除(chú)了一(yī)个地方，在1687年(nián)出(chū)版的自(zì)然哲学(xué)数学原理一书中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它揭示了宇宙中天(tiān)体(tǐ)运动(dòng)的(de)规律(lǜ)。往(wǎng)后的几百年来，当(dāng)天(tiān)文(wén)学家们发现某些天体运行轨道出现(xiàn)异(yì)常，不符合万有引力(lì)定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过(guò)引力在摄动(dòng)它的轨道。比如在1846年，奥本(běn)勒(lēi)维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常，推算(suàn)并且(qiě)发现了海王(wáng)星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的发(fā)现都是应用万有引(yǐn)力(lì)定律(lǜ)所取得重(zhòng)大天(tiān)文成就的例(lì)子。但是这些发(fā)现都(dōu)是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可当我们(men)上(shàng)升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就开始变(biàn)得诡异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家弗里(lǐ)茨兹(zī)威(wēi)基正在(zài)研究和(hé)测(cè)量后(hòu)发星(xīng)系团的质量。这(zhè)是一个由数千个星系所组成的巨大星系团，这些(xiē)星系被(bèi)引力束缚在一(yī)起。测量星系团的质(zhì)量一般会使(shǐ)用到两种方法，当两种方(fāng)法结果一(yī)致，就可(kě)以确(què)定其质(zhì)量的(de)范围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获(huò)得(dé)其"光度(dù)学的质(zhì)量"，需要的数据(jù)是测量(liàng)各个星(xīng)系的光度。

第(dì)二(èr)种是动(dòng)力学质(zhì)量(liàng)的计算，是利用光谱红移(yí)测量星系团(tuán)中的各个星(xīng)系相(xiāng)对于星(xīng)系团的(de)运动速度。当测量结果出来(lái)之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是“光度学质量(liàng)”的(de)400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座(zuò)星系(xì)团有99%的(de)质量消失了，或者说(shuō)这(zhè)99%的质量并不以可见光的(de)形(xíng)式所(suǒ)存在(zài)，我们无法看到(dào)。最(zuì)诡(guǐ)异的是，在测量速(sù)度(dù)的(de)过程中，兹威基发现星系团(tuán)中很多(duō)星(xīng)系的(de)速度比理论上要快得(dé)多，按照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律，仅靠这些可见星系的质量所产(chǎn)生的(de)引力是(shì)无法(fǎ)将(jiāng)它(tā)们束(shù)缚(fù)在星系团内(nèi)的，它(tā)们早(zǎo)就应该被抛出(chū)星系团之外(wài)了，除非有一(yī)种(zhǒng)神秘的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基(jī)提出了(le)这样部分不(bù)可见的暗(àn)质，它(tā)不发散光、吸光(guāng)、反(fǎn)射(shè)光，但是(shì)它们却占据着宇宙(zhòu)中绝大(dà)部分的质量(liàng)。只是当时的人(rén)们对这样(yàng)的一(yī)种(zhǒng)说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质”这个词嘉应学院地址在哪里啊，嘉应学院学校地址才(cái)再一次出(chū)现。天文学(xué)家(jiā)维拉鲁宾和肯特福特在观(guān)测仙女座(zuò)星(xīng)系中的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来说(shuō)，距离中心越(yuè)远的恒星在其轨道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的(de)结(jié)果(guǒ)却让人(rén)感到不可思议。

随着与(yǔ)中(zhōng)心距(jù)离(lí)的(de)增加，恒(héng)星的旋(xuán)转速度(dù)几乎保持不变。可是根(gēn)据牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些(xiē)外围的恒星早(zǎo)就(jiù)被甩(shuǎi)到宇(yǔ)宙当中了。基于(yú)这种(zhǒng)现象，科学家们(men)会使用一种相对标准的(de)方法来解释(shì)暗物质的存在，这(zhè)种方法就(jiù)是测量(liàng)星系当中气体在X轴上距离星系中心的距离，以及在(zài)Y轴上(shàng)气体的(de)旋(xuán)转(zhuǎn)速度。如(rú)果(guǒ)出(chū)现异常(cháng)的结(jié)果，就认为(wèi)是由暗物(wù)质的力量进入(rù)其中。

于(yú)是(shì)科(kē)学家们通(tōng)过射电(diàn)望远镜测量了(le)距离星系中心更远距离的(de)氢元素，发现(xiàn)它们的(de)旋(xuán)转速度并不符合牛顿的(de)力(lì)学定律。我们的(de)太阳(yáng)系也不例外，太(tài)阳(yáng)系位(wèi)于(yú)银河系的第三悬臂(bì)之上，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系(xì)的运行速度应该(gāi)是160千米/秒，但实际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕银河系旋(xuán)转，这(zhè)个实(shí)际速度远远大于理论速度，那(nà)么产生以上这种(zhǒng)向心加速度的原因很可能(néng)就是存在(zài)着一种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质的(de)引(yǐn)力效应(yīng)将星系聚集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多的研究人员开始相信(xìn)暗物质的(de)存(cún)在。科学家(jiā)根据(jù)星(xīng)系(xì)外恒星轨道的(de)速度(dù)，估算在星系当中(zhōng)暗物(wù)质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是，暗物质并不是(shì)唯(wéi)一可以解释这个(gè)现象的原因。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中(zhōng)，科(kē)学家们发现(xiàn)，几乎没有引力效(xiào)应的遥(yáo)远恒星之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度上的微小差异。另外(wài)，天文(wén)学家还发现了一个反常的(de)星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地球大约(yuē)2.5亿光(guāng)年，大(dà)小(xiǎo)和银(yín)河系(xì)不多，但是星系当中(zhōng)存在(zài)的恒星数量却只有银河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必(bì)须存(cún)在暗物质，否则就会分崩离析。但是科学家们使用最先进的望(wàng)远镜对(duì)其进行了40个小时的(de)详细测量之后(hòu)，发现星系中的恒星(xīng)运动是可以用(yòng)正常的物质和(hé)力(lì)学定律来解释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附(fù)近的(de)另(lìng)一个大星系(xì)剥离了。奇怪的是，它(tā)的附近没(méi)有任何星系(xì)存(cún)在。造成这些现(xiàn)象的除了(le)暗物质(zhì)的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不够全(quán)面，引力很(hěn)可能在(zài)不同尺度(dù)空(kōng)间中(zhōng)的工作方(fāng)式是不(bù)同的，这意(yì)味着在行星系(xì)尺度中的天体(tǐ)会沿着它们的轨道，按照我们所理解的方式(shì)运(yùn)动。但(dàn)是上升到(dào)星系(xì)和星(xīng)团的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的(de)相互作用则是不同的方式。对于在(zài)星系团之(zhī)间的相互作(zuò)用，科学家还引入了外(wài)部场效应的概念(niàn)，指的是在数(shù)百万光(guāng)年(nián)的规模上，巨大的质量(liàng)之间(jiān)会(huì)产生对彼此特殊的效(xiào)果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理论。如(rú)果MOND蒙德理论成立(lì)，这意味着(zhe)我们需要对现在的(de)物理定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这些(xiē)发现也(yě)让很多人(rén)认(rèn)为暗物(wù)质假说理(lǐ)论就此终(zhōng)结。但是(shì)在宇宙当中还(hái)有(yǒu)关于(yú)暗(àn)物质存在的(de)其他的理论证据，这(zhè)些(xiē)理论证据是(shì)蒙德理论(lùn)所没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径(jìng)向距离为37亿光年的子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这(zhè)样(yàng)的星团(tuán)，它们大部分的普通质(zhì)量都在星系的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的时候，星(xīng)际气(qì)体的相互(hù)作用就(jiù)会导致(zhì)温度的急剧升高，速度大幅降低。所以在理(lǐ)论(lùn)上，在(zài)碰撞之后(hòu)，子弹星系(xì)团(tuán)大部(bù)分的质量将(jiāng)位(wèi)于所有这(zhè)些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质量区域(yù)到底是不是集中(zhōng)在中间呢(ne)？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜传(chuán)回了(le)宇宙(zhòu)当中第一张全彩的高清照(zhào)片，在照片中(zhōng)我们(men)可(kě)以(yǐ)明显地看到很多星系似乎被拉伸产生了巨大(dà)的(de)形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了(le)，也不是(shì)韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远的天体和我(wǒ)们(men)地球(qiú)上的观测者之(zhī)间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西(xī)的引(yǐn)力，会(huì)使身后更(gèng)遥远星(xīng)系的光都发生了扭曲(qū)。这个(gè)现象就(jiù)是引力透镜效应(yīng)。这个巨大(dà)的天体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者(zhě)是暗(àn)物质(zhì)。

所(suǒ)以当人们对(duì)子(zi)弹星系团观测的时候，发现它的大(dà)质量区域并不是在中(zhōng)间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当星团发生全部的碰撞时，可被观测到的质量气体(tǐ)被卡在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个区域(yù)，并在(zài)两边(biān)形(xíng)成(chéng)了引(yǐn)力透镜。对子弹星系团(tuán)的引(yǐn)力透镜研究也被(bèi)认为是(shì)暗物质(zhì)存在的迄(qì)今为止最好的(de)理论证据。

除此之外(wài)，还有来自宇宙当中(zhōng)最古(gǔ)老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后(hòu)，可见光终于可(kě)以畅通无阻地穿越在宇宙当中了(le)。经(jīng)过了130多亿(yì)年(nián)之后，这些光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性的微波辐射(shè)。其中红(hóng)色的(de)部分表示温度(dù)较高的区域，蓝色(sè)则表示相对较冷的区(qū)域，但实(shí)际(jì)上它们(men)之间的温(wēn)差只有万分之(zhī)一。

科学家们通过对前景背景分(fēn)离后的二(èr)值图像进行连通域提取和(hé)标记(jì)之后发现，如果宇宙(zhòu)当(dāng)中没有暗物质，图形看起来不应该(gāi)是这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一些峰值的幅度(dù)会减小，才(cái)变得看起来“和谐”。为(wèi)了匹配宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射(shè)的(de)测(cè)量值，我(wǒ)们需(xū)要的暗(àn)物质大约是普通物质的5倍。这个数(shù)字与嘉应学院地址在哪里啊，嘉应学院学校地址解释星系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需要的(de)暗物(wù)质比例是(shì)一(yī)致的。这就意(yì)味着。

用(yòng)了一个简单的(de)理论(lùn)框架，就很好地解(jiě)释了很多不同(tóng)的观测结果。而暗(àn)物质的(de)本质就(jiù)是(shì)宇宙当中存在着某种类型的粒子，它(tā)们(men)不参与任(rèn)何其他的(de)电磁作(zuò)用(yòng)，只通(tōng)过引力来相互作用。所以如果(guǒ)能够找(zhǎo)到这种粒子的存(cún)在，就相当于(yú)找(zhǎo)到了暗物质存在的实际(jì)证(zhèng)据。这种粒(lì)子到底是什么？科(kē)学(xué)家(jiā)们已经提出了数(shù)十(shí)种(zhǒng)的假想目标，而要寻找这些不(bù)同(tóng)的(de)目标粒子所需要的实(shí)验方式也不相同(tóng)。在过(guò)去的几十(shí)年当中，人类(lèi)为了寻找这些看不见、摸(mō)不到，几(jǐ)乎(hū)不会与常规(guī)物质相互(hù)作用的(de)“暗物(wù)质(zhì)”，科学家们已经(jīng)进行(xíng)了超过50次的实验(yàn)，却没有任何实(shí)质性的(de)发现(xiàn)，除了一个地方，意大利(lì)的格兰萨索山，隶属于阿尔(ěr)卑斯山(shān)脉。

在(zài)山(shān)下1400米处(chù)的地下(xià)矿井当中，藏(cáng)着(zhe)地(dì)球上(shàng)最大的地学实验室(shì)，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼(lóu)高的探测器，一直致(zhì)力(lì)于寻找暗物(wù)质粒(lì)子的周(zhōu)期(qī)性(xìng)震荡(dàng)。

自(zì)1997年以(yǐ)来，这里(lǐ)的(de)科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年(nián)的数据收集，人们发现了一个有趣(qù)的事(shì)情。探测率会在每年的6月份达到(dào)峰值，然后在(zài)11月(yuè)降到最低，而且(qiě)在20年当中每年都(dōu)是一样。一些科(kē)学家认为这可能(néng)是人类发现暗物质的第一个(gè)直(zhí)接证据。

但是(shì)为什么暗物(wù)质会产生周期性的年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们讲了(le)太阳系正在以220公里/秒的速度围绕着银(yín)河系进行移动，那么(me)如果(guǒ)暗物质存(cún)在宇宙当(dāng)中(zhōng)，这意味(wèi)着我们(men)也在(zài)以这(zhè)样的速度在穿越着暗(àn)物质流，这(zhè)个过(guò)程中会(huì)产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕太阳进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的(de)时间，地球围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太阳(yáng)环(huán)绕银河系的(de)方向是一(yī)致的，而另外(wài)半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时候，地球与太阳的(de)方(fāng)向正(zhèng)好达到(dào)完全一致，这(zhè)是理论(lùn)上地球(qiú)穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银河(hé)系的(de)平面呈现(xiàn)了(le)60度的倾斜，但(dàn)是这并不影(yǐng)响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这可以用来解(jiě)释(shì)，研究(jiū)人员(yuán)们所观(guān)测到的周期(qī)性信号。当然也可能(néng)有(yǒu)其他的情况，造成这种年度(dù)周(zhōu)期信号的(de)差异(yì)也可(kě)能(néng)是温度(dù)、湿度、土壤(rǎng)中的(de)水(shuǐ)分、高山上的积雪，甚至(zhì)连意(yì)大(dà)利游客的(de)数(shù)量也符合这个周期的(de)规律。

所以(yǐ)，科(kē)学家们又在南半(bàn)球建(jiàn)立了(le)一个几乎(hū)相同的实验室，这里(lǐ)的(de)季(jì)节与之(zhī)前的(de)实验室正好(hǎo)相反，而在这里，地球穿(chuān)过暗(àn)物质流的(de)运动特(tè)征和第(dì)一个(gè)实(shí)验室是一样的。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同的信号，就可以成为(wèi)暗物(wù)质所存在的非(fēi)常有(yǒu)力的证据了。但是由(yóu)于这个(gè)实(shí)验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以截至目前(qián)还无法提供相(xiāng)应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台(tái)新的望远(yuǎn)镜，这台(tái)太(tài)空望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但它(tā)的宽视(shì)场仪(yí)器提供的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太(tài)空望远镜其中一(yī)个关(guān)键的用途就(jiù)是(shì)探(tàn)索暗物质背后的奥秘，对于(yú)探测的结果，我(wǒ)们只(zhǐ)能拭目以待了。费米(mǐ)实验室粒(lì)子天(tiān)体物理中心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和贾森斯特芬研(yán)究(jiū)发现，如果暗物(wù)质存在，它们极有可能(néng)拥有另一种神(shén)秘的效应，这(zhè)种暗物质(zhì)效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙当中生命的诞(dàn)生，或(huò)者(zhě)说是生命进化(huà)的一个重要因素。

如(rú)果(guǒ)这一理论得到(dào)进一(yī)步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着(zhe)人类并不孤单呢？或许在宇宙当中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正(zhèng)在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质(zhì)存在的实际证据。那(nà)么小伙伴们，你们(men)觉得暗物质到底存不存(cún)在(zài)呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的(de)支持(chí)是我更新的动力(lì)！

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