宇宙是“人为制造(zào)”的？为何(hé)会存(cún)在科学无法解释的(de)“暗物(wù)质”？暗物质又(yòu)究竟是什么？人(rén)类(lèi)为了寻(xún)找暗物质(zhì)存(cún)在的证据(jù)，科(kē)学家(jiā)们在过去的几十年当中进行了(le)超过50次的(de)长期实验(yàn)，但是却(què)没有发现任何的(de)有效证据。除了一个地方，在1687年(nián)出版的自然哲学(xué)数学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛(niú)顿发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天(tiān)体运动的规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道出现过渡句在文章中起什么作用，过渡句在文中起什么作用,有什么好处异常，不(bù)符(fú)合(hé)万有引力定律的(de)时候，他们就会知道，周(zhōu)围一定有未(wèi)知(zhī)的天(tiān)体通(tōng)过引力在摄(shè)动(dòng)它的轨道(dào)。比如在1846年，奥本勒维耶就通(tōng)过天王星运(yùn)行轨道的(de)异(yì)常，推(tuī)算并且发(fā)现了(le)海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现都(dōu)是应用万有引力定律所取得重大天文成就(jiù)的例子。但(dàn)是这(zhè)些发(fā)现都是在恒星系统的(de)尺(chǐ)度当中，可当我(wǒ)们上升到星系或者是(shì)星团的尺度，事(shì)情就开(kāi)始(shǐ)变(biàn)得诡异了。

1933年，瑞士(shì)的物理学家弗(fú)里茨(cí)兹(zī)威(wēi)基正在研究和测量后发星系团的质(zhì)量。这(zhè)是一个由(yóu)数千(qiān)个星系所组成的巨大星系团，这些星(xīng)系被(bèi)引力束缚(fù)在一起。测(cè)量星系(xì)团(tuán)的质量一般会使(shǐ)用到(dào)两(liǎng)种(zhǒng)方法，当两种方法结果(guǒ)一(yī)致，就(jiù)可以确定其质量(liàng)的范围。

第一种是(shì)获得其"光(guāng)度学的(de)质量"，需要的数据(jù)是测(cè)量各个(gè)星系的光(guāng)度。

第(dì)二(èr)种(zhǒng)是动(dòng)力学质量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红(hóng)移测(cè)量星(xīng)系团(tuán)中的(de)各个(gè)星系相(xiāng)对于星(xīng)系(xì)团(tuán)的(de)运动速度。当测量结果出(chū)来之后，兹威基彻底懵了(le)，“动力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度(dù)学(xué)质量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系(xì)团有99%的(de)质量消失了，或者说(shuō)这99%的质(zhì)量并不以可见光的(de)形(xíng)式所存在，我们无(wú)法看到。最诡异(yì)的是(shì)，在测量(liàng)速度的过程中，兹威基发现(xiàn)星系团(tuán)中很多星系的(de)速度(dù)比理论上要(yào)快得多，按照(zhào)牛顿的(de)运(yùn)动学定(dìng)律(lǜ)，仅靠(kào)这(zhè)些可见星系(xì)的质量所产生(shēng)的引力是无法将它(tā)们束缚在星系团内的，它们早就应该被(bèi)抛出星系(xì)团之外了，除非(fēi)有一种神秘(mì)的(de)力量在起作(zuò)用(yòng)，这种力(lì)量来源于某种(zhǒng)隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提(tí)出了这(zhè)样(yàng)部分不可见(jiàn)的暗质(zhì)，它不发散光(guāng)、吸光、反射光，但是它们却占(zhàn)据着宇宙中绝大部分(fēn)的(de)质量。只是当时的(de)人们对(duì)这样的一(yī)种说法不(bù)屑一顾(gù)。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这个(gè)词(cí)才再一次(cì)出现。天(tiān)文(wén)学家(jiā)维(wéi)拉鲁宾和肯特(tè)福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道(dào)上的运行速(sù)度就会越(yuè)慢。但(dàn)是他们(men)观(guān)测的(de)结果却让人感到(dào)不可思议。

随着与中(zhōng)心距(jù)离的增加，恒星的旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够大的质(zhì)量来吸引(yǐn)它们(men)，这些外围(wéi)的恒星早就被甩(shuǎi)到宇宙当中了。基于这种(zhǒng)现(xiàn)象，科学(xué)家们会(huì)使用一种相(xiāng)对标准(zhǔn)的方法(fǎ)来解释暗物(wù)质(zhì)的存在，这种方法就是测(cè)量(liàng)星系(xì)当中气体在X轴(zhóu)上距离星系(xì)中心的距离(lí)，以及在Y轴上气体的(de)旋转速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为(wèi)是由暗物质的力(lì)量进(jìn)入其(qí)中。

过渡句在文章中起什么作用，过渡句在文中起什么作用,有什么好处

于是科学家(jiā)们通过射电望(wàng)远镜测量了距离星系中心更远距离的氢元素(sù)，发现它们的(de)旋转速度并不(bù)符合牛顿(dùn)的力学定律。我们的太阳系也不例(lì)外，太阳(yáng)系位于银河系(xì)的(de)第三(sān)悬(xuán)臂之上，距(jù)离银河系中心(xīn)2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引(yǐn)力(lì)定(dìng)律进行计算，太阳系的运行(xíng)速度应(yīng)该是160千米/秒(miǎo)，但实际(jì)上，太(tài)阳系正在以220千(qiān)米/秒的速度围绕银河系(xì)旋转，这个实(shí)际速度远远大于理论速度，那么产生(shēng)以上这种向心加速(sù)度的原(yuán)因很可(kě)能就(jiù)是存在着一种我们看不(bù)到的物(wù)质，是这些暗物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了(le)一起。

也(yě)是从这时(shí)开始，越来越多的研究人员开始相信暗(àn)物(wù)质的存在。科学家根(gēn)据星系(xì)外恒(héng)星轨道(dào)的速度，估算在星(xīng)系(xì)当中暗物质的质量(liàng)占整(zhěng)个星系(xì)质量的85%。但是，暗物质并不是唯一可以解释(shì)这个现象的原因。在一项新的(de)研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒(héng)星之间，也会出现速度(dù)上(shàng)的微(wēi)小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一(yī)个反常的星系(xì)，叫(jiào)做Agc114905。这个星系距离(lí)地球大约(yuē)2.5亿光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当中存在的恒星数量却只有银河系的千分之一。

所以在理论上，该(gāi)星系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析(xī)。但是科学(xué)家们(men)使用最先进的望远(yuǎn)镜对其进行了40个小(xiǎo)时的(de)详细测量之后，发现星系中的(de)恒星运动(dòng)是可以(yǐ)用正常的物质和力学定(dìng)律来解释的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已经(jīng)被附(fù)近(jìn)的另(lìng)一个大星系剥离了。奇怪的是，它的附近(jìn)没有(yǒu)任何星系存(cún)在。造成这些现象的除了暗物质的假说之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不(bù)够全面(miàn)，引力(lì)很可能在不(bù)同尺(chǐ)度空间中的工作(zuò)方式(shì)是不同的(de)，这(zhè)意味(wèi)着在行星系(xì)尺度中的天体会(huì)沿着它们的轨(guǐ)道，按照(zhào)我们所理解的方(fāng)式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之(zhī)间的相(xiāng)互作用则是不同(tóng)的(de)方(fāng)式。对于(yú)在(zài)星系团之间(jiān)的相互(hù)作用，科学家还引入了外部场效(xiào)应的概念，指的是在数百万(wàn)光年的规模上(shàng)，巨大的(de)质(zhì)量(liàng)之间(jiān)会产(chǎn)生对彼此(cǐ)特(tè)殊(shū)的效果，这个(gè)理论叫做MOND蒙德理论。如果MOND蒙(méng)德理论(lùn)成立，这意(yì)味(wèi)着我们需要对现在的物理(lǐ)定律(lǜ)进行(xíng)修正，这些发现(xiàn)也让很多人认为(wèi)暗物(wù)质(zhì)假说理(lǐ)论就此(cǐ)终结。但是(shì)在宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物质存(cún)在的(de)其(qí)他的理(lǐ)论证据，这些理论证据是蒙德理论(lùn)所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为(wèi)37亿光(guāng)年的子弹星系团，由两个碰(pèng)撞(zhuàng)的星系团所组成，类似这样的星团，它(tā)们(men)大(dà)部分的普通(tōng)质(zhì)量都在星(xīng)系的(de)气体(tǐ)当中。当星团(tuán)以1000万公里/小(xiǎo)时(shí)发(fā)生碰(pèng)撞的时候，星际气体的相(xiāng)互作用(yòng)就会导致(zhì)温度的急剧升高(gāo)，速度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰撞之后，子弹星系(xì)团(tuán)大部分的质量(liàng)将(jiāng)位(wèi)于所有这些气体所在(zài)的中间区域。那么我们通过什(shén)么来验(yàn)证(zhèng)它(tā)的(de)质量区域到底是不是集中在(zài)中间呢(ne)？前不久，詹姆斯韦伯(bó)太空望远镜传回了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全(quán)彩的高清照片(piàn)，在照片中我们可以明显地看(kàn)到很多星系似乎被拉伸产生了(le)巨大的(de)形(xíng)变。其实这些星(xīng)系本(běn)身并(bìng)不(bù)是真的被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了(le)什么(me)问(wèn)题，而(ér)是(shì)这样极(jí)遥远过渡句在文章中起什么作用，过渡句在文中起什么作用,有什么好处的天体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大(dà)质量的(de)东西(xī)的引(yǐn)力，会使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这(zhè)个现象(xiàng)就是引力(lì)透(tòu)镜效应(yīng)。这个巨大的天体(tǐ)可能(néng)是超大(dà)质量(liàng)的(de)黑洞(dòng)或者是暗物质。

所以当人们(men)对子(zi)弹星(xīng)系团观(guān)测的(de)时候，发现(xiàn)它的大质量区(qū)域(yù)并不是在中间，而是在两(liǎng)侧。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法就(jiù)是当(dāng)星团发生(shēng)全部(bù)的(de)碰(pèng)撞时，可被观测到的质(zhì)量气体被卡在了中(zhōng)间，暗(àn)物质则直接通过了这(zhè)个区(qū)域，并在两边形(xíng)成了引力透镜。对(duì)子弹(dàn)星系团的引力透(tòu)镜研究也被认为是(shì)暗物质存在(zài)的迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据。

除(chú)此之外，还有来(lái)自宇宙(zhòu)当中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于(yú)可以畅通(tōng)无阻(zǔ)地穿越在宇宙当中了。经过了(le)130多亿(yì)年之后(hòu)，这些光在宇宙空间背景上留下了(le)各相(xiāng)同(tóng)性(xìng)的(de)微波辐射(shè)。其(qí)中红色(sè)的部分表(biǎo)示温度较高的(de)区域，蓝色则表示相对较冷的区域，但实际(jì)上它们之(zhī)间的温差只有万分之(zhī)一。

科学家们通(tōng)过对前景背景(jǐng)分(fēn)离后的二值图像(xiàng)进行(xíng)连(lián)通域提取和标记(jì)之后发现，如果宇宙当中(zhōng)没(méi)有暗物(wù)质(zhì)，图形看起(qǐ)来不应(yīng)该是(shì)这样的，而(ér)随着暗物质的(de)增(zēng)加，一些(xiē)峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐”。为(wèi)了匹配宇宙微波背(bèi)景辐射的测(cè)量(liàng)值，我们需要的暗物(wù)质大约是普(pǔ)通物质的(de)5倍。这个数字与解释(shì)星系当中恒星运动所需要的暗物(wù)质比例是一致的。这就(jiù)意味(wèi)着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解释了很多不同(tóng)的观测结果。而(ér)暗物质的(de)本质就是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒(lì)子，它们不参与任(rèn)何其他(tā)的电磁作用，只(zhǐ)通过引(yǐn)力来(lái)相互(hù)作用。所以如果能够(gòu)找到这种粒(lì)子的存(cún)在，就(jiù)相当于(yú)找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学(xué)家(jiā)们(men)已(yǐ)经提(tí)出了数十(shí)种的假想(xiǎng)目标(biāo)，而要寻找这些不(bù)同的目标粒子所需(xū)要(yào)的实验方式也不相同(tóng)。在(zài)过去的几十年当中，人类为了寻找这(zhè)些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学(xué)家们已经进(jìn)行了超过50次的实验，却没有任(rèn)何实质性的发现，除了(le)一(yī)个地方，意大利(lì)的(de)格兰萨(sà)索山(shān)，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉(mài)。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中，藏着地(dì)球上最大(dà)的地学实验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三(sān)层楼(lóu)高的(de)探测器(qì)，一直致力于(yú)寻找暗物质粒子的周期性震荡。

自1997年(nián)以来(lái)，这(zhè)里(lǐ)的科学家声称观测到了某(mǒu)种信号。经过了20多(duō)年的数据收(shōu)集，人们发现了一个有趣的事情。探测率会在每年的(de)6月份达(dá)到峰(fēng)值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每(měi)年都是一(yī)样(yàng)。一些科学(xué)家(jiā)认为这可能是人类(lèi)发现暗物质的第一个直(zhí)接(jiē)证据。

但(dàn)是为(wèi)什么暗(àn)物质(zhì)会产生周(zhōu)期性的年度(dù)信号呢？刚才我们讲了太阳系正在以220公里/秒的(de)速(sù)度围(wéi)绕着银(yín)河系进行移动，那么如(rú)果(guǒ)暗物(wù)质存在宇宙当中(zhōng)，这意(yì)味(wèi)着我(wǒ)们也(yě)在以(yǐ)这样(yàng)的(de)速度(dù)在(zài)穿越着(zhe)暗物质(zhì)流，这个过程中会产(chǎn)生相应(yīng)的振荡(dàng)，同时地球又以(yǐ)30公(gōng)里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行(xíng)旋转(zhuǎn)。所以(yǐ)有半年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的方向是(shì)一致的(de)，而另外(wài)半年(nián)则与之(zhī)相反。

而在6月份的时候，地球与(yǔ)太阳的方(fāng)向(xiàng)正好达(dá)到完(wán)全一致，这是理论上(shàng)地(dì)球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份，又恰(qià)好达到了最慢值。尽管在(zài)实际的情(qíng)况中，太阳系相对(duì)银河系的(de)平面(miàn)呈现了(le)60度的倾斜(xié)，但是(shì)这并不影(yǐng)响这个(gè)理论(lùn)的(de)有效(xiào)性。

因此科(kē)学家认为这可(kě)以用(yòng)来解释，研究人员们所(suǒ)观测到的周期性信号。当然也可能有其他的情况，造成这(zhè)种年度周期信号的差异也可能是温度(dù)、湿(shī)度、土壤中的(de)水分、高山(shān)上的积雪，甚至连意大(dà)利游(yóu)客(kè)的数量也(yě)符(fú)合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学(xué)家们又在南半球(qiú)建立了一(yī)个几乎相同的实验室，这里(lǐ)的季节与之前的(de)实验室正好相反(fǎn)，而在这里，地球穿(chuān)过暗物质流的运动特征和第(dì)一个实验室是一样的。

因此(cǐ)，如果(guǒ)在这里(lǐ)可(kě)以得到相同的信号，就可以成为暗物质所存在的非(fēi)常有力的证据了。但是由于这个实验(yàn)室刚刚建成不久，所(suǒ)以(yǐ)截(jié)至目前还无法(fǎ)提供相应(yīng)的(de)数(shù)据支持。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的(de)望远镜，这台(tái)太空望远镜叫(jiào)做(zuò)“南希格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大小(xiǎo)跟(gēn)哈勃望远镜相同，但它(tā)的宽视场仪器(qì)提供(gōng)的视野是(shì)哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远镜其中一个关键(jiàn)的(de)用途就是探索暗物(wù)质(zhì)背后(hòu)的奥秘，对于(yú)探测的结果，我们只能拭目以待了(le)。费米(mǐ)实验(yàn)室(shì)粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯(sī)特芬研究发现，如果(guǒ)暗(àn)物质存在(zài)，它们极有可能拥有另一种神秘的效应，这(zhè)种暗物质效应，会(huì)支持宇宙(zhòu)当中生命的诞生，或者说是生命(mìng)进化(huà)的一个重要因素(sù)。

如果这(zhè)一理论得到进一步的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当中的暗物质(zhì)会不会(huì)意味着人类并不孤(gū)单呢？或许在(zài)宇(yǔ)宙当中某个角落的行星(xīng)上，暗物(wù)质正在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然，这些推论的(de)大前提是要先(xiān)找到暗(àn)物质存在(zài)的实际(jì)证据。那(nà)么(me)小伙伴们，你们觉得暗(àn)物质(zhì)到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力(lì)！

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