宇宙(zhòu)是(shì)“人为制(zhì)造”的？为何会存(cún)在科学无法(fǎ)解释的“暗(àn)物质”？暗物质(zhì)又究竟是(shì)什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在(zài)的证(zhèng)据，科学家们在过去(qù)的几十(shí)年当中进行了(le)超(chāo)过50次的长期实(shí)验，但是却没有发现任何的(de)有(yǒu)效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲(zhé)学数学原理一(yī)书(shū)中(zhōng)，埃萨(sà)克牛顿(dùn)发表了万(wàn)有引力定律，它揭(jiē)示(shì)了宇宙中天体运动的规律。往后的(de)几(jǐ)百年来，当(dāng)天文学(xué)家们发(fā)现精忠报国的故事及主人公简介50字，精忠报国的故事及主人公简介100字某(mǒu)些天体运行轨道出现(xiàn)异常，不符(fú)合万有引(yǐn)力定律(lǜ)的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有未知的(de)天体通过引(yǐn)力(lì)在摄动它的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本勒维耶就(jiù)通过天王星运行轨道的异常(cháng)，推算并(bìng)且发(fā)现了(le)海王星(xīng)的(de)存(cún)在。另外，哈雷(léi)彗(huì)星、冥王星的发现都是应用万有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律所取得(dé)重大天文成就的例子。但是(shì)这些发(fā)现都是在恒星系(xì)统的尺度当中，可当我们上升到星系(xì)或(huò)者是星团(tuán)的(de)尺度，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗(fú)里茨(cí)兹威基(jī)正在研究和测量后发星系团的质量。这是一个由数(shù)千个星(xīng)系所组成的巨大(dà)星系团，这(zhè)些(xiē)星系(xì)被引力束缚在一起。测量星系团的质量一(yī)般会(huì)使(shǐ)用到两种方法，当两种方法结果一致，就可以确定(dìng)其质量的范(fàn)围。

第一(yī)种(zhǒng)是获得其(qí)"光度(dù)学的(de)质量"，需(xū)要的(de)数据是(shì)测量各个星系的光度。

第二种是动力(lì)学质量的计算(suàn)，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星系团的(de)运动(dòng)速度。当(dāng)测量结果出来之后，兹(zī)威基彻(chè)底懵了，“动力学质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍(bèi)。这意味着，后发座星(xīng)系团有99%的质量消失了，或者说这99%的质量并不以(yǐ)可见光的形式所存(cún)在，我们无法看到。最(zuì)诡异的是，在测量速度的过程中，兹威基发现星(xīng)系团中很多星系的速度比(bǐ)理(lǐ)论上(shàng)要快得多(duō)，按(àn)照牛顿的运(yùn)动学(xué)定律，仅(jǐn)靠这些可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法将(jiāng)它们束缚在(zài)星系团内的，它们(men)早就应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非有(yǒu)一种神秘(mì)的(de)力量在(zài)起作用，这(zhè)种力量来源于(yú)某种(zhǒng)隐形的物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分不可(kě)见的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是(shì)它(tā)们却占据着(zhe)宇宙中绝大部分(fēn)的(de)质量。只是当(dāng)时的人们(men)对这样(yàng)的一种说法不屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之(zhī)后，“暗物质”这个(gè)词才再一次出(chū)现。天文学家维(wéi)拉鲁(lǔ)宾(bīn)和肯特福特(tè)在观(guān)测(cè)仙女座星系中的恒(héng)星运动。理论上来(lái)说，距离中心(xīn)越远的(de)恒星在其轨道(dào)上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他们观测的(de)结果却让人感到不可思议。

随着与(yǔ)中心距离的增加，恒星的(de)旋转(zhuǎn)速度几乎(hū)保持不变。可是根据(jù)牛顿的万有引力(lì)定(dìng)律(lǜ)，在星系当(dāng)中如果没有足够(gòu)大(dà)的(de)质量来(lái)吸引它(tā)们(men)，这些外(wài)围的(de)恒星早就被甩到宇宙(zhòu)当(dāng)中了(le)。基(jī)于(yú)这(zhè)种现象，科(kē)学家们(men)会使(shǐ)用一种相对标准的(de)方法来解释暗物(wù)质的(de)存在，这(zhè)种方法就是(shì)测量星系当(dāng)中气体在X轴上距离星系中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体的旋转速度。如果(guǒ)出现异常的(de)结果，就认为是(shì)由暗物质的力(lì)量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电望远镜(jìng)测量了距离(lí)星系(xì)中心更远距离的氢元素，发现它们的旋(xuán)转速度并不(bù)符合牛顿的力学定律。我们的太(tài)阳系也不例(lì)外(wài)，太阳系位于银河系的第三悬臂(bì)之上，距离银(yín)河(hé)系中心2.6万(wàn)光年，根据(jù)万(wàn)有引力定律(lǜ)进行计算，太阳系的(de)运行速度应该是160千米(mǐ)/秒(miǎo)，但实际上，太阳系正在(zài)以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这个实际速度远远大于理(lǐ)论速度，那(nà)么产生以上这种向心加速度(dù)的原因很可能就是存(cún)在着一(yī)种我们看(kàn)不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引力效应将星系聚集在了一起。

也(yě)是从这时开始，越来越多的研(yán)究人员开始相信暗物质的存(cún)在(zài)。科(kē)学家根据星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗物质的质量占(zhàn)整个星系质量的85%。但是，暗物(wù)质并(bìng)不(bù)是唯(wéi)一(yī)可以解释这个(gè)现象的原因。在一项新的研究当中，科学家们发现，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星(xīng)之间(jiān)，也会出现(xiàn)速度(dù)上的微小(xiǎo)差异(yì)。另外，天文学家还发现了(le)一个反常的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多(duō)，但是星(xīng)系当(dāng)中(zhōng)存在的恒星(xīng)数量却只(zhǐ)有银(yín)河(hé)系的千分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系(xì)必须存在暗物质，否(fǒu)则就会分崩离析。但是(shì)科学家们使用最(zuì)先(xiān)进的(de)望(wàng)远镜对其进行了40个小时的详细测(cè)量之后(hòu)，发(fā)现星系(xì)中(zhōng)的恒(héng)星(xīng)运动(dòng)是(shì)可(kě)以用正常(cháng)的(de)物质和(hé)力学定律来解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系(xì)的暗物质，已经被附近(jìn)的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近没有任何星系(xì)存在。造(zào)成这些现象的(de)除了暗物质的假说之外，另(lìng)一种可能就是人(rén)类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很(hěn)可能在不(bù)同尺(chǐ)度(dù)空间中的工作(zuò)方式是不同的，这意(yì)味着在(zài)行(xíng)星(xīng)系尺度中的天体会沿着它们的轨(guǐ)道，按(àn)照我们所(suǒ)理解(jiě)的方(fāng)式运动。但是上升到星系(xì)和(hé)星团的尺度，引力(lì)之间的(de)相互作用则(zé)是不同(tóng)的方式。对于(yú)在星系团之间的相互作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家(jiā)还引(yǐn)入了外(wài)部场效应的概念，指的是(shì)在(zài)数(shù)百万光年的规模(mó)上，巨(jù)大的(de)质量之(zhī)间(jiān)会产生对彼(bǐ)此特殊的效(xiào)果(guǒ)，这(zhè)个理(lǐ)论(lùn)叫(jiào)做(zuò)MOND蒙德(dé)理论(lùn)。如(rú)果MOND蒙德理论成立，这(zhè)意(yì)味(wèi)着(zhe)我们需要对(duì)现在的(de)物理定律(lǜ)进行修正(zhèng)，这(zhè)些发现也让很多人认(rèn)为暗物质假说理(lǐ)论就(jiù)此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙当中(zhōng)还有(yǒu)关于暗物质存在(zài)的其(qí)他的理论(lùn)证(zhèng)据，这些理论(lùn)证据是(shì)蒙德理论所没(méi)法解(jiě)释的“引力(lì)透镜”。

径(jìng)向距(jù)离为37亿光年的子弹星系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所(suǒ)组成，类似(shì)这(zhè)样的星团(tuán)，它(tā)们大部分(fēn)的普(pǔ)通质量(liàng)都在(zài)星系的气(qì)体当中。当(dāng)星团(tuán)以1000万公里/小时(shí)发生碰撞的(de)时候，星际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会(huì)导致温(wēn)度(dù)的急剧升高，速度大幅(fú)降低。所以在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质(zhì)量将位(wèi)于所(suǒ)有这些气体所在的中间区(qū)域。那么我们通过(guò)什么来验证它的(de)质量(liàng)区域到底是不(bù)是集中(zhōng)在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜(jìng)传回了宇宙(zhòu)当(dāng)中第(dì)一(yī)张(zhāng)全(quán)彩(cǎi)的高清(qīng)照片，在照片中我们(men)可以明显地(dì)看到很多(duō)星系(xì)似乎(hū)被(bèi)拉伸(shēn)产生了巨大的形变。其(qí)实这(zhè)些星系本身并不是真的被扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦(wéi)伯望远(yuǎn)镜出了(le)什么问题，而(ér)是这样极遥(yáo)远的(de)天体和我们(men)地球上的(de)观测(cè)者之间。被(bèi)一个质量超级巨大的(de)天体遮挡，这个超(chāo)大质量的东西的引力(lì)，会使(shǐ)身后更(gèng)遥远星系的光都发(fā)生了扭曲。这(zhè)个现象就是引力透镜效应。这个巨大的天体可能(néng)是超大质量的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质(zhì)。

所以当人(rén)们对子弹星(xīng)系团观测的(de)时(shí)候(hòu)，发现它(tā)的大质(zhì)量区(qū)域并不是在中间，而是在两侧。所以最好的解(jiě)释方法(fǎ)就是当星(xīng)团发生(shēng)全部的碰撞时(shí)，可被观测到(dào)的(de)质量(liàng)气体被卡(kǎ)在了中间，暗物质则直接(jiē)通过了这个(gè)区域，并在两边形成了(le)引力(lì)透镜。对(duì)子弹星系团的引力透镜(jìng)研究也被认为是暗(àn)物质存在的迄(qì)今(jīn)为止最好的理论证(zhèng)据。

除此之外，还有来自宇宙当(dāng)中最(zuì)古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻地穿越在宇宙当中了。经过了130多亿(yì)年之后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙空(kōng)间背景上留下了各相同性的微波辐射。其(qí)中红色的部分表(biǎo)示温度较高的区域(yù)，蓝色则(zé)表示相对较冷的区域(yù)，但实际上它们之间(jiān)的温(wēn)差只有万分之一。

科学家(jiā)们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图像进行连通域提取和标(biāo)记之后发现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图形看(kàn)起(qǐ)来不应该是这样(yàng)的，而(ér)随着暗物质的增加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才(cái)变(biàn)得(dé)看起来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景(jǐng)辐射的测量值，我们需要的暗物质(zhì)大约是普通(tōng)物(wù)质的5倍(bèi)。这个(gè)数字与(yǔ)解释星系当中恒星运动所需要的暗物质比例是一致的。这就(jiù)意味着。

用(yòng)了(le)一个(gè)简单的理论(lùn)框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的观(guān)测结果。而暗物质的本质(zhì)就是宇宙(zhòu)当中存在着某种类型(xíng)的粒子，它们(men)不参与(yǔ)任何(hé)其他(tā)的电磁作用，只通过引力来相互作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒(lì)子的(de)存在，就(jiù)相(xiāng)当于找到了(le)暗物质存(cún)在的实际证据。这种(zhǒng)粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了数十种的假想目标(biāo)，而要(yào)寻(xún)找这些不同的(de)目标粒子所需要的实验方式(shì)也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些看不见、摸不到(dào)，几(jǐ)乎不会与常规物(wù)质相互作用的(de)“暗(àn)物质”，科学家们已经进行了超过50次的实验，却没有(yǒu)任何(hé)实质(zhì)性的发现，除了(le)一(yī)个(gè)地方，意大(dà)利的格(gé)兰萨(sà)索山(shān)，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山(shān)下1400米处的地下矿(kuàng)井当中，藏着地球上(shàng)最大(dà)的(de)地学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一个(gè)三层(céng)楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致力于寻找暗(àn)物质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震(zhèn)荡(dàng)。

自1997年(nián)以来，这(zhè)里的科学(xué)家声称观测到(dào)了某种信号。经过了(le)20多年的数据(jù)收集，人们(men)发现(xiàn)了一(yī)个有(yǒu)趣的事情。探测(cè)率会(huì)在每年的6月(yuè)份达到(dào)峰值，然后在11月(yuè)降到(dào)最低(dī)，而(ér)且在(zài)20年(nián)当(dāng)中每(měi)年都是一(yī)样。一些(xiē)科学家(jiā)认(rèn)为(wèi)这(zhè)可能是(shì)人(rén)类发现(xiàn)暗(àn)物质的第一个直(zhí)接证据。

但是为什么暗物(wù)质(zhì)会产(chǎn)生(shēng)周期性的年(nián)度信(xìn)号呢？刚(gāng)才我们讲(jiǎng)了(le)太(tài)阳系正在(zài)以(yǐ)220公(gōng)里/秒的速度围绕着银(yín)河(hé)系进行移动(dòng)，那么如果暗物质存在宇宙当中(zhōng)，这(zhè)意味(wèi)着(zhe)我们也在以这样的速度在穿(chuān)越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产(chǎn)生相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所以有(yǒu)半年的时间，地球围(wéi)绕太阳的方向(xiàng)与太阳环绕银(yín)河系(xì)的方向是(shì)一致的(de)，而另外半年则与之相反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳(yáng)的方向正好达到完(wán)全一致，这(zhè)是(shì)理论上地球穿越暗物质流最快的(de)时段。而在(zài)11月份，又(yòu)恰好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实(shí)际(jì)的情(qíng)况中，太(tài)阳(yáng)系相(xiāng)对银河系(xì)的(de)平(píng)面呈(chéng)现了60度的倾斜，但是这并不影响这个理论的有效性。

因(yīn)此科学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们所观测到的周(zhōu)期性(xìng)信号(hào)。当(dāng)然也可能有(yǒu)其他的情(qíng)况，造(zào)成这种年度(dù)周期(qī)信号的差(chà)异也可能是温度(dù)、湿度(dù)、土(tǔ)壤中(zhōng)的水分、高山上的积雪，甚至连意大利游客(kè)的(de)数(shù)量也符合这个周期的规律(lǜ)。

所以(yǐ)，科学家们(men)又(yòu)在南半球建立(lì)了一(yī)个(gè)几乎相同的实验(yàn)室(shì)，这里(lǐ)的季节与之前的实验(yàn)室正好相反，而在(zài)这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征和(hé)第一个实验室是一样(yàng)的。

因(yīn)此，如(rú)果在这里可以得到相同的信号，就可(kě)以成为暗物质所存在的非常有力(lì)的(de)证(zhèng)据了。但(dàn)是(shì)由于(yú)这个实验室刚刚建(jiàn)成不(bù)久(jiǔ)，所以截至目前还无(wú)法(fǎ)提供(gōng)相应的数据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射一台新的(de)望远(yuǎn)镜，这台太(tài)空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的主(zhǔ)镜大小跟哈勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪器提供的视野是哈勃(bó)红外仪器的100倍。南(nán)希格雷斯(sī)罗曼太(tài)空望远镜(jìng)其中一个关(guān)键的用途就是(shì)探索暗物质背后的奥秘，对于探(tàn)测的结果，我们(men)只能拭目以待了。费米实(shí)验室粒子(zi)天体物理中心的科学家(jiā)丹琥珀和贾森斯特芬研究发现，如果暗物质(zhì)存(cún)在，它们极有可能(néng)拥有另一种神秘的效应，这种暗(àn)物质效(xiào)应(yīng)，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中(zhōng)生命的诞(dàn)生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的一个重要因素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一(yī)步的证(zhèng)实，那么遍(biàn)布宇宙当中的暗(àn)物质会不会意味着人类并不孤单呢(ne)？或许在宇宙当中某个(gè)角落(luò)的行星上，暗物(wù)质正在通过(guò)这(zhè)样的(de)效(xiào)应创造(zào)生命。当然(rán)，这些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那(nà)么小伙伴们(men)，你们觉得暗物质到底存不(bù)存(cún)在(zài)呢？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的精忠报国的故事及主人公简介50字，精忠报国的故事及主人公简介100字(de)支持是(shì)我更(gèng)新的动力！

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