宇(yǔ)宙是“人为制造(zào)”的？为(wèi)何会(huì)存在科学无法解释的(de)“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质(zhì)又究竟(jìng)是什么？人类(lèi)为(wèi)了寻找(zhǎo)暗物质(zhì)存在的证据，科学家们在(zài)过(guò)去的几(jǐ)十年当中进行了(le)超过50次的长期实验(y眉飞色舞是什么生肖 眉飞色舞是神态描写吗àn)，但(dàn)是却(què)没(méi)有发现任何的(de)有效证据(jù)。除了一个地方，在(zài)1687年出(chū)版(bǎn)的自(zì)然哲(zhé)学数学(xué)原理一书(shū)中，埃萨克牛顿发表(biǎo)了万(wàn)有引力(lì)定律，它揭示了(le)宇宙中天体运(yùn)动(dòng)的规(guī)律。往后(hòu)的几百年来，当天文学家们(men)发现某些天体运行(xíng)轨道出现异常，不符合万有(yǒu)引力定(dìng)律的时候，他们就会知(zhī)道，周围一定有(yǒu)未(wèi)知的(de)天体(tǐ)通过(guò)引(yǐn)力在摄(shè)动(dòng)它的轨(guǐ)道。比如在1846年(nián)，奥本勒(lēi)维(wéi)耶就通过天王星运行轨(guǐ)道的异常，推(tuī)算并且(qiě)发现了(le)海王星的存在。另(lìng)外(wài)，哈雷彗(huì)星、冥王星(xīng)的发(fā)现都(dōu)是(shì)应用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得重大天文成就的例子。但是(shì)这些发现都是(shì)在(zài)恒星系(xì)统的尺度当中(zhōng)，可当我(wǒ)们上升(shēng)到星系或者(zhě)是星团的尺(chǐ)度，事情就开始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士的物理(lǐ)学家(jiā)弗里茨兹威基正在研究(jiū)和测量(liàng)后发星(xīng)系团(tuán)的质量(liàng)。这是一个由数千个(gè)星系所组成的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力(lì)束缚(fù)在一起。测(cè)量星系团(tuán)的质量(liàng)一般会使用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一(yī)致，就可以确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其"光度学(xué)的质量"，需要的数(shù)据是(shì)测量(liàng)各个星系的光(guāng)度。

第二种(zhǒng)是动力学质量的(de)计算，是利用光谱红移测(cè)量(liàng)星系团中的(de)各个星系相对(duì)于星系团(tuán)的(de)运动速度。当测量结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动(dòng)力学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着(zhe)，后发座(zuò)星(xīng)系团(tuán)有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者说这99%的(de)质(zhì)量并不(bù)以可见光(guāng)的(de)形式所存在(zài)，我们无法看到。最诡异的是，在测量速度的(de)过程(chéng)中(zhōng)，兹(zī)威基发现星系团中(zhōng)很多星(xīng)系的速度比理论(lùn)上要快得多，按照(zhào)牛顿(dùn)的运动(dòng)学定(dìng)律，仅靠这些可见星系的质量(liàng)所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们(men)早(zǎo)就(jiù)应该被抛出星系(xì)团之外了，除非有一(yī)种神秘的力(lì)量(liàng)在(zài)起作(zuò)用，这(zhè)种力(lì)量来(lái)源于某(mǒu)种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹维(wéi)基(jī)提出了这样部(bù)分不(bù)可见的(de)暗质，它不(bù)发(fā)散(sàn)光、吸(xī)光、反射光(guāng)，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时的人(rén)们对(duì)这样的一种说法(fǎ)不屑一顾(gù)。

直到40年(nián)之后，“暗物(wù)质”这个词(cí)才再(zài)一次(cì)出现。天文(wén)学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙(xiān)女座(zuò)星(xīng)系(xì)中的恒星运动。理论上来说，距离中(zhōng)心越远的(de)恒星在其轨道上(shàng)的运行速(sù)度(dù)就(jiù)会越慢。但是他(tā)们观测的(de)结果却让人感到不可(kě)思议。

随着与(yǔ)中心(xīn)距离(lí)的(de)增加，恒星的(de)旋(xuán)转速度几乎保(bǎo)持不(bù)变(biàn)。可是根据牛顿的万有引(yǐn)力定律，在星系当中如果(guǒ)没有足够大的质量来吸(xī)引它们，这些外围的恒(héng)星早就被(bèi)甩到(dào)宇宙当中了。基于这(zhè)种(zhǒng)现象，科(kē)学家(jiā)们会使(shǐ)用(yòng)一种相(xiāng)对标准的方法来解(jiě)释暗物质的存在(zài)，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系中心的距离，以及在Y轴上气(qì)体的旋转速度。如果出现异常的结(jié)果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中(zhōng)。

于(yú)是科学家们通(tōng)过射电望远镜测(cè)量(liàng)了(le)距离星(xīng)系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的旋转速度并不符(fú)合(hé)牛顿的力学定律。我们的太阳系(xì)也不例外，太阳系位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河(hé)系中心(xīn)2.6万光年，根据万有(yǒu)引力定律进行计(jì)算(suàn)，太阳(yáng)系的运行(xíng)速度(dù)应(yīng)该(gāi)是(shì)160千米(mǐ)/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒(miǎo)的速度(dù)围(wéi)绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个实际(jì)速度(dù)远远大于(yú)理论速(sù)度，那(nà)么(me)产生以上这种(zhǒng)向心加速度(dù)的原因(yīn)很可(kě)能(néng)就(jiù)是存在着一种我(wǒ)们看不到的物质，是这(zhè)些暗物(wù)质的引(yǐn)力(lì)效应(yīng)将(jiāng)星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时(shí)开(kāi)始，越来越多的(de)研究人员开始相信暗物(wù)质的存在。科学家根据(jù)星系外恒星轨(guǐ)道的(de)速度，估算在星(xīng)系当(dāng)中暗物(wù)质的(de)质量占整个星系质量(liàng)的85%。但是，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一可以解释这个现(xiàn)象的(de)原(yuán)因。在一项新(xīn)的研(yán)究当中，科(kē)学(xué)家(jiā)们发(fā)现(xiàn)，几乎没有(yǒu)引力效应的遥远恒星之间，也会出(chū)现速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还发现了一个反(fǎn)常的(de)星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系(xì)距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿光年，大小(xiǎo)和银河系不多，但是星系(xì)当中存在的恒(héng)星(xīng)数量却只(zhǐ)有银(yín)河(hé)系的千分之(zhī)一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存在暗物质，否(fǒu)则(zé)就会分(fēn)崩(bēng)离析。但是(shì)科学家们使用最先进的望远镜对其进行了(le)40个小时的详细测量(liàng)之后(hòu)，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用正常(cháng)的物质和力学定律来解释的(de)。那么又有人(rén)提出，也许该星系(xì)的暗物(wù)质(zhì)，已经(jīng)被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象的除(chú)了暗(àn)物质的假说(shuō)之外(wài)，另一种可能就是人(rén)类(lèi)对引力的理解还(hái)不够全面，引力很(hěn)可能在(zài)不同尺度(dù)空(kōng)间中的工(gōng)作(zuò)方式是不同的，这意(yì)味着(zhe)在行星系(xì)尺度(dù)中的天体会沿(yán)着它们的轨(guǐ)道(dào)，按(àn)照(zhào)我们(men)所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星(xīng)系和星(xīng)团的尺度，引力(lì)之间的相互作(zuò)用则是不同的方式。对(duì)于在星系(xì)团之间的相互作用，科学家还引(yǐn)入了外部(bù)场效应的概念(niàn)，指的是在数(shù)百万光年的规模上(shàng)，巨(jù)大的(de)质量之间(jiān)会(huì)产生(shēng)对(duì)彼此特殊的效果，这个理论叫做(zuò)MOND蒙德理(lǐ)论。如果(guǒ)MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)成立(lì)，这意味着我们(men)需要对(duì)现(xiàn)在的(de)物理定律进行修正，这些发现(xiàn)也让很(hěn)多(duō)人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在宇宙(zhòu)当中还(hái)有关于暗(àn)物质存在的其他(tā)的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是蒙德(dé)理论所(suǒ)没法解释的(de)“引力(lì)透镜”。

径向距离(lí)为37亿光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系(xì)团所组成，类似这(zhè)样的星(xīng)团，它们大部分的(de)普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星团以1000万公里/小时发生碰(pèng)撞(zhuàng)的时候，星际气体的相互作用就会导致(zhì)温度(dù)的急剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在(zài)理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团(tuán)大部分的(de)质量将位于所有这些(xiē)气体所在(zài)的中间区域。那(nà)么(me)我(wǒ)们通过什么来验证它的质量(liàng)区域到(dào)底是不(bù)是集中在中(zhōng)间呢(ne)？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望(wàng)远镜传(chuán)回了宇(yǔ)宙当中第一张全彩的高清(qīng)照片，在照(zhào)片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们可以明(míng)显地看到(dào)很多星系似(shì)乎(hū)被拉伸产生了巨(jù)大的形变。其实这些星系本身并不(bù)是真(zhēn)的被扭(niǔ)曲了，也不(bù)是韦伯(bó)望远镜出了(le)什(shén)么(me)问题，而(ér)是这样极遥远的天体(tǐ)和我们地球(qiú)上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的天体遮挡，这个超大质量(liàng)的东西的引力，会(huì)使(shǐ)身(shēn)后(hòu)更(gèng)遥远星系的光都(dōu)发生了扭(niǔ)曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是引(yǐn)力透(tòu)镜(jìng)效应。这个(gè)巨大的天体可能是超大质量的黑洞(dòng)或(huò)者(zhě)是暗(àn)物质。

所以当人们对子弹星系团观测的时候，发现它的大(dà)质量区域(yù)并不是在中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所以最好(hǎo)的解释(shì)方法就是(shì)当(dāng)星团发生全部的(de)碰撞时，可被观(guān)测到的(de)质量(liàng)气体被卡在(zài)了(le)中间，暗物质(zhì)则直接通过了(le)这个区域，并在两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系(xì)团的引力透镜研究也被认为是暗物(wù)质存在的迄今为止最(zuì)好(hǎo)的理(lǐ)论证据。

除此之外，还有来自宇宙当中最古老的光(guāng)。从(cóng)宇宙大爆炸(zhà)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多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留下了各相(xiāng)同性的微波辐(fú)射。其中红(hóng)色的部(bù)分表示(shì)温(wēn)度较(jiào)高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表(biǎo)示相对较冷的区域，但实际上它(tā)们之间的温差只(zhǐ)有万(wàn)分之一。

科学家们通过对(duì)前景背(bèi)景分离后的二值图(tú)像进行连通域(yù)提取和标(biāo)记之后发现，如果宇(yǔ)宙当中没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不应该是这样的，而随着(zhe)暗物质的增加，一些峰值的(de)幅度会减小，才变得(dé)看起(qǐ)来“和(hé)谐(xié)”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景(jǐng)辐(fú)射的测量(liàng)值，我们需要的暗(àn)物质(zhì)大约是普通物质的(de)5倍。这个数字与(yǔ)解释(shì)星系当中恒星(xīng)运动所需要(yào)的暗物质比例是一致(zhì)的(de)。这就意味着。

用了一(yī)个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同的观测结果。而暗物(wù)质的(de)本质就是(shì)宇宙当中存(cún)在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他(tā)的电磁(cí)作用，只通(tōng)过(guò)引力(lì)来(lái)相互作用。所以如果能够找到(dào)这种粒子的存(cún)在(zài)，就相(xiāng)当于找(zhǎo)到了暗(àn)物质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家(jiā)们已经(jīng)提(tí)出了数十种(zhǒng)的假想目标，而要寻找(zhǎo)这(zhè)些不同的目标粒子所需要(yào)的实验方式(shì)也不相同。在过去的(de)几十年当中，人(rén)类(lèi)为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几(jǐ)乎不会与常(cháng)规物(wù)质相互作用的“暗(àn)物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过(guò)50次的实验，却没有任(rèn)何实(shí)质性的发(fā)现，除了一个(gè)地方，意(yì)大利的格兰萨索山，隶(lì)属(shǔ)于阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)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(lǐ)有一个三层楼(lóu)高的(de)探测(cè)器，一直致力于寻(xún)找暗物质粒子的(de)周期(qī)性震荡。

自1997年以来，这(zhè)里的科学家声(shē眉飞色舞是什么生肖 眉飞色舞是神态描写吗ng)称观测到(dào)了某种(zhǒng)信(xìn)号。经(jīng)过了20多年的数(shù)据(jù)收(shōu)集，人们发现了(le)一个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率会在每年(nián)的(de)6月份达到峰值，然后在11月降到(dào)最低，而且在20年当中每年(nián)都是一样。一些(xiē)科学(xué)家(jiā)认为这可能是(shì)人类发现暗物质的第一个(gè)直接证据(jù)。

但是(shì)为什么(me)暗(àn)物质会产生周期性的年(nián)度信号呢？刚才我们讲了太阳系正在(zài)以(yǐ)220公里/秒(miǎo)的(de)速(sù)度围绕着银(yín)河系进行移动，那么如果暗物质存(cún)在宇(yǔ)宙当(dāng)中，这意(yì)味(wèi)着我们也在(zài)以这样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这(zhè)个过程中会产生相(xiāng)应(yīng)的(de)振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速度围绕(rào)太(tài)阳(yáng)进(jìn)行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球(qiú)围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银(yín)河系的(de)方(fāng)向(xiàng)是(shì)一致的，而另外(wài)半年(nián)则与(yǔ)之相(xiāng)反。

而在6月份(fèn)的时候，地球与太阳的方向(xiàng)正好达到完全一致，这是理论上地球穿越暗(àn)物质流最快的时段。而(ér)在11月(yuè)份，又恰好达到(dào)了最慢值。尽(jǐn)管在实际(jì)的情况中，太(tài)阳系相对银河(hé)系的平面呈现了60度的倾(qīng)斜，但是这并不影(yǐng)响这个理(lǐ)论的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研(yán)究人员们所观测到(dào)的周期性(xìng)信(xìn)号(hào)。当然也可(kě)能有(yǒu)其他(tā)的情况，造成这种年度周期信号的差异也可能是温度、湿度(dù)、土壤中的水分、高山上(shàng)的(de)积雪，甚(shèn)至连意大利(lì)游(yóu)客的数量(liàng)也符合这(zhè)个周期的(de)规律。

所以，科学家们(men)又在南(nán)半球建(jiàn)立(lì)了(le)一个几乎(hū)相同的实验(yàn)室(shì)，这里(lǐ)的(de)季(jì)节与之前的(de)实验室正(zhèng)好相反，而在这里(lǐ)，地球(qiú)穿过暗物质(zhì)流(liú)的运动特(tè)征和第一个实(shí)验室是一(yī)样的(de)。

因此，如果在(zài)这(zhè)里可以(yǐ)得到相同(tóng)的信(xìn)号，就可(kě)以成为暗(àn)物质(zhì)所存在的(de)非常有力的证据了。但是由(yóu)于这个(gè)实验室刚刚建成不久(jiǔ)，所以截(jié)至目前还(hái)无法提供相(xiāng)应的数(shù)据支持(chí)。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)眉飞色舞是什么生肖 眉飞色舞是神态描写吗一台新的望远(yuǎn)镜，这(zhè)台太空望(wàng)远(yuǎn)镜叫做“南希格(gé)雷(léi)斯(sī)罗(luó)曼”，它(tā)的主镜大小跟(gēn)哈勃(bó)望远镜相同，但(dàn)它的宽视场仪(yí)器提供的视野是(shì)哈勃(bó)红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷(léi)斯(sī)罗曼太(tài)空(kōng)望远镜其中一个关键的用途(tú)就是探索暗(àn)物质背后的奥秘(mì)，对于探(tàn)测的结果，我们只能拭目以(yǐ)待了。费米实验室(shì)粒子天体(tǐ)物理中心(xīn)的科学家丹琥珀和(hé)贾森斯特(tè)芬研(yán)究发现，如(rú)果暗物质存在，它们(men)极有可能拥有另一种神秘(mì)的(de)效(xiào)应(yīng)，这种(zhǒng)暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞生，或者说是(shì)生命进(jìn)化的一个重要(yào)因素。

如果这一理论得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇(yǔ)宙当(dāng)中的暗物质(zhì)会不会意味着(zhe)人类并(bìng)不孤(gū)单呢？或许在宇宙(zhòu)当中某个角落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生(shēng)命。当然，这些(xiē)推(tuī)论(lùn)的大前提是要先找到暗物质存在的实际证(zhèng)据。那(nà)么(me)小伙伴们，你们觉得(dé)暗物质到底存不存在呢？喜(xǐ)欢请点赞(zàn)，你的支持是我更新(xīn)的(de)动(dòng)力(lì)！

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