宇宙是“人(rén)为制(zhì)造(zào)”的(de)？为何会存(cún)在科(kē)学(xué)无法(fǎ)解释的“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟(jìng)是(shì)什么(me)？人(rén)类为了寻找暗物质(zhì)存在的证据(jù)，科学(xué)家(jiā)们在过去(qù)的几十(shí)年当中进行了超过(guò)50次的长(zhǎng)期实验，但(dàn)是却(què)没有发现任何的有效证据。除了(le)一(yī)个地方(fāng)，在1687年出版(bǎn)的自(zì)然(rán)哲(zhé)学数学(xué)原理一书中，埃萨克牛顿(dùn)发表了万有(yǒu)引力定律，它揭示了宇宙中天体(tǐ)运动的规律。往后的几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些(xiē)天体运(yùn)行轨道出现异常，不(bù)符合万有(yǒu)引力定(dìng)律的(de)时候，他们就(jiù)会知道，周围(wéi)一定有未知的天体通过(guò)引力在摄动它的轨道。比(bǐ)如在1846年，奥本勒维耶(yé)就通(tōng)过天王(wáng)星运(yùn)行轨道的异常，推(tuī)算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王星的存(cún)在。另外，哈雷彗星(xīng)、冥(míng)王星的(de)发现都(dōu)是应用万有(yǒu)引力定律所(suǒ)取得(dé)重大天文成(chéng)就的例子。但(dàn)是这(zhè)些发现都是在恒星系统的尺度当(dāng)中，可(kě)当我们上升到星系或者是星(xīng)团的尺度(dù)，事情就开始变得诡异了。

1933年(nián)，瑞士的物理学家弗里(lǐ)茨兹威(wēi)基正在(zài)研究和测量后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千(qiān)个星系所组成的巨(jù)大星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一(yī)起。测(cè)量星系团(tuán)的质量(liàng)一般会(huì)使用到两种方(fāng)法，当(dāng)两种方(fāng)法(fǎ)结果一致(zhì)，就可以(yǐ)确(què)定(dìng)其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种(zhǒng)是(shì)获得其(qí)"光度学的质量"，需要的数据是测(cè)量各个星系的光度。

第二种(zhǒng)是(shì)动力学质(zhì)量(liàng)的计算(suàn)，是利用光(guāng)谱(pǔ)红移(yí)测量(liàng)星系(xì)团中(zhōng)的(de)各个(gè)星系相对于(yú)星系(xì)团的运动(dòng)速度。当(dāng)测量结(jié)果出来之后，兹威基(jī)彻底懵了，“动力学质量”竟(jìng)然是(shì)“光度学质量(liàng)”的400倍。这意(yì)味(wèi)着，后(hòu)发座星(xīng)系团有(yǒu)99%的(de)质量消失(shī)了，或者(zhě)说这99%的质量并不以可(kě)见光的形式所存(cún)在，我们无(wú)法看到。最诡(guǐ)异的(de)是(shì)，在测量速度的(de)过程(chéng)中，兹威基发现(xiàn)星系团中很多星系(xì)的(de)速度比理论(lùn)上要快得多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学(xué)定律(lǜ)，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质量所产生(shēng)的引力是无法将它们束缚在(zài)星系团内的，它(tā)们(men)早就应该(gāi)被抛出星系团(tuán)之外了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用(yòng)，这种(zhǒng)力量来源于某(mǒu)种隐形的(de)物质(zhì)。

据此，兹维(wéi)基提出了这样部分(fēn)不可见(jiàn)的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但是它们(men)却占据着宇(yǔ)宙中(zhōng)绝大部分的质量。只是当时(shí)的人们对这样的(de)一种说法(fǎ)不屑(xiè)一顾(gù)。

直到40年之(zhī)后(hòu)，“暗物质(zhì)”这(zhè)个词才再一次(cì)出现。天文学家维(wéi)拉鲁宾和(hé)肯特福特在(zài)观测仙女座星系中的恒星运动。理论上来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运行速度就会越(yuè)慢。但是他(tā)们观测的结(jié)果却让人感(gǎn)到不可思(sī)议。

随(suí)着(zhe)与中(zhōng)心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保(bǎo)持不变。可是根据牛顿的万(wàn)有(yǒu)引(yǐn)力(lì)定律，在星系当中如果没有足(zú)够大的(de)质量来吸引它们，这(zhè)些外围(wéi)的恒星早就(jiù)被甩到宇宙当中了(le)。基(jī)于这种现象，科学(xué)家们(men)会使用(yòng)一种相对标(biāo)准的方(fāng)法来解释暗物质的(de)存(cún)在，这(zhè)种方法就(jiù)是测量星系当中气(qì)体在X轴(zhóu)上距(jù)离星系中心的距(jù)离，以及在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就(jiù)认为是由暗物质(zhì)的力量进入(rù)其中。

于(yú)是科学家(jiā)们通过射电望远镜测量了距离星系中心更远(yuǎn)距离的氢元素，发现它(tā)们的旋转速度(dù)并不(bù)符合牛顿的力(lì)学定律(lǜ)。我们的太阳系(xì)也不(bù)例外，太阳系位于银河(hé)系的第(dì)三(sān)悬臂(bì)之上，距离银河系(xì)中心2.6万光(guāng)年，根据(jù)万有引力(lì)定(dìng)律进(jìn)行计算，太阳系(xì)的运行速(sù)度应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实际上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的速度(dù)围绕银(yín)河系旋转，这个实际速度远远大于理论速(sù)度(dù)，那么产生以上这(zhè)种向心加(jiā)速度的原因很可(kě)能就(jiù)是存在着(zhe)一种(zhǒng)我们看不到的(de)物(wù)质，是(shì)这些(xiē)暗物质的(de)引力(lì)效应(yīng)将星(xīng)系(xì)聚(jù)集在了(le)一起。

也是从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始相(xiāng)信暗物(wù)质的存(cún)在。科(kē)学家根(gēn)据星系(xì)外恒(héng)星轨道的(de)速度(dù)，估算在(zài)星系当中暗物质的(de)质量占整个星系质(zhì)量(liàng)的85%。但(dàn)是，暗物质并不是唯一可以解释这(zhè)个现象(xiàng)的原因。在一项(xiàng)新(xīn)的研(yán)究当中，科学家们(men)发现(xiàn)，几乎没(méi)有引力效应的遥远恒星(xīng)之间，也(yě)会(huì)出现(xiàn)速度上的微小(xiǎo)差异。另外，天文学家还(hái)发现了一个反常的星系(xì)，叫做Agc114905。这个星系距离地球大约2.5亿光年(nián)，大小(xiǎo)和(hé)银河系不多(duō)，但是星系当中存(cún)在的(de)恒(héng)星(xīng)数(shù)量(liàng)却只(zhǐ)有银河系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该星系必须存(cún)在暗(àn)物质，否(fǒu)则就(jiù)会分崩离析。但是(shì)科学(xué)家(jiā)们使用最先进(jìn)的望远镜对其(qí)进行了40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系中的(de)恒星(xīng)运动是可以用正(zhèng)常的物质和力学定(dìng)律来(lái)解释的。那么又有人提出，也许该(gāi)星系的暗(àn)物质，已经被附(fù)近(jìn)的(de)另一(yī)个大星(xīng)系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近没(méi)有任何(hé)星系存在。造成这些现象的除了暗物质(zhì)的假(jiǎ)说之外，另一(yī)种可能就是人类对引(yǐn)力的理(lǐ)解还(hái)不够(gòu)全面(miàn)，引力很可能在不(bù)同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的(de)，这(zhè)意(yì)味着在行(xíng)星(xīng)系尺度中的天体(tǐ)会沿(yán)着它们(men)的轨道，按照我(wǒ)们所理解的方式运(yùn)动。但是上升到星系和星团的尺度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作(zuò)用则是不同(tóng)的方式。对(duì)于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还(hái)引(yǐn)入了外(wài)部场(chǎng)效应(yīng)的概念，指的是在数百万光年的(de)规(guī)模上，巨大(dà)的质量之间会产生对彼(bǐ)此特(tè)殊的效(xiào)果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要对(duì)现在的(de)物(wù)理定律进行修正，这些发现也让(ràng)很多人认为暗物(wù)质假(jiǎ)说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但(dàn)是在(zài)宇宙(zhòu)当中(zhōng)还有关于暗物质存在的其他(tā)的理论证据，这些(xiē)理论(lùn)证(zhèng)据是蒙德理论所没法(fǎ)解释(shì)的“引(yǐn)力透镜”。

径向距(jù)离为37亿(yì)光年的子弹星系团，由(yóu)两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似这样的星团，它(tā)们大部(bù)分(fēn)的普通(tōng)质量都在星系(xì)的气体(tǐ)当中。当星(xīng)团(tuán)以1000万公(gōng)里/小时发生碰撞的时候，星(xīng)际气体的(de)相(xiāng)互作用就会导(dǎo)致温度(dù)的急剧升(shēng)高，速度大幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系团大部分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中间区(qū)域(yù)。那么我(wǒ)们(men)通过什么来验证它的(de)质量(liàng)区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全彩(cǎi)的(de)高清照片(piàn)，在照片中(zhōng)我们(men)可以明(míng)显(xiǎn)地看到很多星系(xì)似乎被拉伸产生(shēng)了巨大的形变。其实这些星系本身并不是真的(de)被(bèi)扭(niǔ)曲了，也(yě)不是韦伯望远镜(jìng)出了什么问题，而是这样极遥(yáo)远(yuǎn)的(de)天体和我们地球上的(de)观测者之间。被(bèi)一个(gè)质量超(chāo)级巨(jù)大的天(tiān)体遮(zhē)挡(dǎng)，这个超大质量(liàng)的东(dōng)西的引力(lì)，会(huì)使身后更(gèng)遥远星系的光都发生了扭(niǔ)曲。这个现(xiàn)象就是引力(lì)透镜效(xiào)应。这个巨大的天体可能是(shì)超大质量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们(men)对子弹星系团观测(cè)的时(shí)候，发现(xiàn)它的大质(zhì)量区(qū)域(yù)并不(bù)是在中(zhōng)间，而是(shì)在两(liǎng)侧。所以最好的解释方(fāng)法就是当星(xīng)团发生全部的(de)碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间(jiān)，暗物质(zhì)则直接(jiē)通过了(le)这个区域，并在(zài)两边形成了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团的(de)引力透(tòu)镜(jìng)研究也被认为是暗物质存在的(de)迄今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此(cǐ)之(zhī)外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅(chàng)通无阻地(dì)穿越在宇宙当(dāng)中了。经过(guò)了130多(duō)亿年之后，这些光在宇(yǔ)宙空间背(bèi)景上留(liú)下了各相同性的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷(lěng)的区域，但(dàn)实际上(shàng)它们之间的温差只有万分之一。

科(kē)学家们通过对前景背景分离后(hòu)的二值图(tú)像进行(xíng)连通域提取和标记之后发(fā)现，如果宇宙当中没(méi)有暗物质，图(tú)形(xíng)看起来不应该是(shì)这样(yàng)的，而随着暗物质的增加(jiā)，一(yī)些峰值的幅度会减(jiǎn)小，才(cái)变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背景辐射的测(cè)量值，我(wǒ)们需要的暗物质大约是普通物质的5倍(bèi)。这(zhè)个数字与解释星系当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需要(yào)的暗(àn)物质比例是一致的(de)。这就意味着。

用(yòng)了(le)一(yī)个简单的理论框架，就很好地(dì)解(jiě)释(shì)了(le)很多不同的(de)观测结果。而暗物质的本质就(jiù)是宇宙当中(zhōng)存在着(zhe)某(mǒu)种类型的粒子(zi)，它们(men)不参与(yǔ)任(rèn)何其他的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力来相互作用(yòng)。所以如果能够(gòu)找到这种(zhǒng)粒子的存在，就相(xiāng)当于找到了暗物(wù)质(zhì)存在(zài)的实际证据。这种粒(lì)子到底是什么？科学家们已(yǐ)经(jīng)提出了数(shù)十种的假想目标，而要寻找这些不同的目标(biāo)粒子所(suǒ)需要的实验方式也不相同(tóng)。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不(bù)到(dào)，几乎不会与(yǔ)常(cháng)规物(wù)质相互作(zuò)用的“暗物(wù)质”，科学家们(men)已经进行了(le)超过50次(cì)的实验，却没有任何实质性的发现，除了一个地方(fāng)，意大利(lì)的(de)格兰(lán)萨索山，隶属于(yú)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(qiú)上最(zuì)大的地学实(shí)验(yàn)室(shì)，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有(yǒu)一个三层(céng)楼高的探(tàn)测(cè)器，一直致力(lì)于寻(xún)找暗物质(zhì)粒子的周期性震荡。

自1997年以来(lái)，这(zhè)里的科学家声称(chēng)观测到(dào)了某(mǒu)种信号。经过了(le)20多年俄罗斯语乌拉是什么意思 中国人可以说乌拉吗的数据收(shōu)集(jí)，人(rén)们发现了一个有趣的事情。探(tàn)测(cè)率会在每年的6月(yuè)份达到峰值，然后在11月降(jiàng)到最低，而且在20年当中每年都(dōu)是一(yī)样。一(yī)些科学家认为(wèi)这可能是(shì)人类发现暗物质的第(dì)一(yī)个直接证据。

但是(shì)为什么(me)暗物质会产生(shēng)周期性(xìng)的年度信号(hào)呢？刚才我(wǒ)们(men)讲了太阳系正在以220公里/秒的速(sù)度(dù)围(wéi)绕着银(yín)河系进行移(yí)动，那么如果(guǒ)暗物质存在宇宙当(dāng)中，这(zhè)意味着我们(men)也在以这样的速度在穿越着(zhe)暗物质流，这个过程中会产生相应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围绕太阳(yáng)进行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间，地球(qiú)围绕(rào)太阳的(de)方向与太(tài)阳环绕银(yín)河系的方向是一致的，而另外半年(nián)则与之相反。

而在6月份的时(shí)候，地球与太阳的方向正(zhèng)好达到完全一(yī)致，这是(shì)理论上地球穿越暗物质(zhì)流最快的时段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢值。尽管在实际的情况中，太(tài)阳系相对银河系(xì)的(de)平面呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但(dàn)是(shì)这(zhè)并不影(yǐng)响这个理论的(de)有效性。

因此科(kē)学(xué)家认为(wèi)这(zhè)可(kě)以用(yòng)来解释，研究(jiū)人员们(men)所观测到的周期性信号。当(dāng)然也可(kě)能(néng)有其他的情况，造(zào)成这种年度周期信号(hào)的差异(yì)也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至连意大利游客的(de)数(shù)量也符(fú)合这个周期(qī)的规律。<俄罗斯语乌拉是什么意思 中国人可以说乌拉吗/p>

所(suǒ)以，科学家们又(yòu)在南半(bàn)球建立(lì)了一(yī)个几乎(hū)相(xiāng)同的实(shí)验室，这里的季节与(yǔ)之前的(de)实验室正好相反(fǎn)，而(ér)在这里(lǐ)，地(dì)球穿过暗物质(zhì)流的运动特征(zhēng)和第一(yī)个实验室是(shì)一(yī)样的(de)。

因此，如(rú)果在这(zhè)里(lǐ)可(kě)以得到相同的(de)信号，就可(kě)以成为暗物质(zhì)所存在(zài)的非常有力的证(zhèng)据了。但是由于这个实验室刚刚建成(chéng)不久，所以截至目前还无法提供相应(yīng)的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会发射(shè)一台新的望(wàng)远镜，这(zhè)台太空(kōng)望(wàng)远镜(jìng)叫(jiào)做(zuò)“南希格雷斯罗曼”，它的主镜(jìng)大小跟哈勃(bó)望远(yuǎn)镜相同，但(dàn)它的(de)宽视场仪(yí)器提(tí)供的视野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希(xī)格雷(léi)斯(sī)罗曼太空望(wàng)远镜其中一个关键(jiàn)的用途(tú)就是探索暗(àn)物质(zhì)背后的奥秘(mì)，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学家丹琥珀和贾(jiǎ)森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗(àn)物(wù)质存在，它们极有可能(néng)拥有另一(yī)种神秘(mì)的效(xiào)应，这种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持宇宙当中生命的诞生，或者(zhě)说是(shì)生命进化的一个(gè)重要因素。

如果这(zhè)一理论得到进一(yī)步的(de)证(zhèng)实，那么遍布宇宙(zhòu)当中(zhōng)的暗物质会不会意味着(zhe)人类并不孤单(dān)呢？或(huò)许在宇(yǔ)宙(zhòu)当(dāng)中某个角(jiǎo)落的行星上，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当(dāng)然(rán)，这些推论的大(dà)前提是要先找到暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得暗(àn)物(wù)质(zhì)到底存不存在呢(ne)？喜欢请点(diǎn)赞，你(nǐ)的(de)支持(chí)是我更新的动力！

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