宇宙(zhòu)是“人(rén)为(wèi)制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解释的“暗物质(zhì)”？暗物质又究竟是什么？人类为了寻找暗物(wù)质(zhì)存在的(de)证据，科学冲冠一怒为红颜指的是什么意思，红颜指的是什么意思解释家(jiā)们在过去的几十年(nián)当中进(jìn)行了(le)超过(guò)50次的(de)长期实验，但是却没有发现任何的(de)有效(xiào)证据。除(chú)了一个地方，在1687年出版的(de)自然哲学数(shù)学原理一书中，埃萨克(kè)牛顿发(fā冲冠一怒为红颜指的是什么意思，红颜指的是什么意思解释)表了万(wàn)有引(yǐn)力定(dìng)律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中(zhōng)天体运(yùn)动的规律(lǜ)。往后(hòu)的几百年来，当天文(wén)学家(jiā)们发(fā)现某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不(bù)符合(hé)万有引(yǐn)力定律的时候，他们就会知道(dào)，周围一定有未知的天体通(tōng)过引力在(zài)摄动它的轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过(guò)天王星运行轨道(dào)的异常，推算并(bìng)且发现了海王星的存在。另(lìng)外，哈雷(léi)彗星、冥(míng)王星的(de)发(fā)现(xiàn)都是应用万(wàn)有引力(lì)定律所取得重大天文成就的例子。但是这些发现都是在恒星(xīng)系统(tǒng)的尺度当中，可当(dāng)我们上升到(dào)星系或(huò)者是星团的尺度，事情(qíng)就开始(shǐ)变得诡(guǐ)异了(le)。

1933年，瑞士的物(wù)理学家(jiā)弗里茨(cí)兹威(wēi)基正(zhèng)在研究(jiū)和测量后发星系(xì)团的(de)质量。这是一个由数千个星系(xì)所组成的(de)巨大星系团，这些星(xīng)系(xì)被引力束缚在一起。测量星(xīng)系团的质量一般会(huì)使(shǐ)用到两种方法(fǎ)，当两种方法结果一致，就(jiù)可(kě)以(yǐ)确定其(qí)质量的范围。

第一种是获得其(qí)"光(guāng)度学的(de)质量"，需要的数据是测量各个星系的光度。

第二种是动力学质量的计算，是利(lì)用(yòng)光谱(pǔ)红移测量(liàng)星(xīng)系团中的各个(gè)星系(xì)相对于星系团的运动速度。当测量(liàng)结果出来之(zhī)后，兹威基彻底(dǐ)懵了，“动力学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光(guāng)度(dù)学(xué)质量”的(de)400倍。这意(yì)味着(zhe)，后发(fā)座(zuò)星系团有(yǒu)99%的质(zhì)量(liàng)消失了(le)，或者说这99%的质量并不以可见光的形(xíng)式所(suǒ)存在，我们无法看到(dào)。最诡(guǐ)异的是，在测量速(sù)度的(de)过程(chéng)中，兹威基发现星系团中(zhōng)很(hěn)多星系(xì)的速(sù)度比理(lǐ)论上要快(kuài)得多，按照牛顿的运动学定律，仅靠(kào)这(zhè)些(xiē)可见星系的质量所产生(shēng)的引力(lì)是(shì)无法(fǎ)将它(tā)们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛(pāo)出星系团之外(wài)了，除非有一种神(shén)秘的力量在起作用，这种力量来源于(yú)某种隐(yǐn)形的物质。

据此(cǐ)，兹维基(jī)提出(chū)了这样部分不可(kě)见的(de)暗(àn)质，它不发散光、吸(xī)光(guāng)、反射光，但是它们却占据着宇宙(zhòu)中绝(jué)大(dà)部分(fēn)的质量。只(zhǐ)是(shì)当(dāng)时的人们(men)对这样(yàng)的一种说法不屑一顾。

直到40年之后，“暗(àn)物质”这个词才(cái)再(zài)一次出现。天文(wén)学家(jiā)维拉鲁(lǔ)宾和肯特福(fú)特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系中(zhōng)的(de)恒星运动(dòng)。理论上来(lái)说，距离中心(xīn)越远的恒星在其轨道上的运(yùn)行(xíng)速(sù)度就会越慢。但(dàn)是他们观测的结(jié)果却(què)让人感(gǎn)到不(bù)可思(sī)议。

随着与中心(xīn)距离的(de)增加，恒星的旋转(zhuǎn)速度(dù)几乎(hū)保持不变。可是(shì)根据牛(niú)顿的万有引力(lì)定(dìng)律，在星系当中(zhōng)如(rú)果(guǒ)没有足(zú)够大(dà)的质量(liàng)来吸(xī)引它们，这些外围(wéi)的恒(héng)星早就被甩到(dào)宇宙当中了。基于这种现(xiàn)象，科学(xué)家们会使用一种相对标准的方法(fǎ)来解释暗物质的存在，这种(zhǒng)方法(fǎ)就是测量(liàng)星系当中(zhōng)气体在(zài)X轴(zhóu)上距离星系中心的距离，以及在Y轴上气体(tǐ)的旋转速(sù)度(dù)。如果出现异常的结果，就认(rèn)为是(shì)由暗物质(zhì)的力量进入其中。

于是科(kē)学家们通过射电望远(yuǎn)镜测量了(le)距离(lí)星系(xì)中心更远距离(lí)的氢元素，发现它们(men)的旋转速度并不(bù)符合(hé)牛顿的(de)力学定(dìng)律。我们(men)的太阳(yáng)系也不例外，太阳系位于银河系的第(dì)三悬臂之上，距离银河系中(zhōng)心2.6万(wàn)光年，根据万有引力定(dìng)律进行计算，太(tài)阳系(xì)的(de)运行(xíng)速度应该是160千米/秒，但实际(jì)上，太阳系正在以(yǐ)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(dà)于理(lǐ)论速度，那么产(chǎn)生以(yǐ)上这种向(xiàng)心加(jiā)速度的原因很(hěn)可(kě)能就是存(cún)在着一种(zhǒng)我们看不到的(de)物(wù)质(zhì)，是这(zhè)些暗(àn)物质的引力效应(yīng)将星系聚集在了一起(qǐ)。

也是从这时开始，越来(lái)越(yuè)多的(de)研究人员开始相信暗物质的存(cún)在(zài)。科学家根(gēn)据(jù)星系(xì)外恒星轨道的速度，估算在星系当中暗(àn)物质(zhì)的质量占整(zhěng)个星系质量的85%。但是，暗物质并不(bù)是唯一可以解(jiě)释(shì)这个(gè)现象(xiàng)的原因(yīn)。在(zài)一项(xiàng)新的研究当中(zhōng)，科学家们(men)发(fā)现(xiàn)，几乎没有引力(lì)效应的遥远恒星之间(jiān)，也(yě)会出(chū)现速度(dù)上(shàng)的(de)微小差异。另外，天文学家(jiā)还发现了一个反常的星(xīng)系，叫做Agc114905。这个星系距离地球(qiú)大(dà)约2.5亿(yì)光年(nián)，大小和银河(hé)系不多，但(dàn)是星系当(dāng)中(zhōng)存在的恒星数量却(què)只有银河系的千(qiān)分之一。

所以在理论上，该星(xīng)系必须存在暗物质，否则就会分崩(bēng)离析。但是科(kē)学家们使用最先进的望远镜(jìng)对其进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测(cè)量之后(hòu)，发现(xiàn)星系中的恒星运动是可以用正常的物(wù)质和力学定律来解释(shì)的。那么又有(yǒu)人提出，也许该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的(de)另(lìng)一个大(dà)星系剥(bō)离了(le)。奇怪的(de)是(shì)，它的附(fù)近没有任何星系(xì)存在。造成这些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种(zhǒng)可能就(jiù)是人类对引力的(de)理解还不够(gòu)全面，引力很可(kě)能在不同尺度空间中的工作方(fāng)式是不同的(de)，这意味着(zhe)在行星系尺度中的天体会沿(yán)着它们的(de)轨道，按照我们(men)所(suǒ)理(lǐ)解的方式运(yùn)动。但是(shì)上升(shēng)到星系和星团的尺度，引力(lì)之间的相(xiāng)互作用则(zé)是不同的方式(shì)。对于在星系团之间的相(xiāng)互(hù)作用，科学家还引入了(le)外部场效应的(de)概念(niàn)，指的是在数百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论(lùn)叫做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理(lǐ)论成(chéng)立，这(zhè)意味着我们需要对(duì)现在的物(wù)理定律(lǜ)进(jìn)行修正，这些发现也让很(hěn)多人认(rèn)为暗(àn)物(wù)质假说理论就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物质存在的其他的理论证据冲冠一怒为红颜指的是什么意思，红颜指的是什么意思解释，这些理论证据(jù)是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜(jìng)”。

径向距(jù)离(lí)为37亿光年(nián)的(de)子弹星(xīng)系团，由(yóu)两个碰(pèng)撞的星系(xì)团所组成，类似这样的星团，它们大部分的普(pǔ)通质(zhì)量都在星系的气体当中。当星团以(yǐ)1000万公里(lǐ)/小(xiǎo)时(shí)发生(shēng)碰撞(zhuàng)的(de)时(shí)候(hòu)，星际(jì)气(qì)体的相互作用就会导致温(wēn)度的(de)急(jí)剧升高，速(sù)度大幅降低。所以在理论(lùn)上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹星系团大(dà)部分的质量将(jiāng)位于所(suǒ)有这些气体所(suǒ)在的中(zhōng)间区(qū)域。那么我们通过什么(me)来验证它的质量区域到(dào)底(dǐ)是不(bù)是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回(huí)了宇宙(zhòu)当中第(dì)一张全(quán)彩(cǎi)的高清照片(piàn)，在照片中我们可以(yǐ)明显(xiǎn)地(dì)看到很多(duō)星系似乎(hū)被(bèi)拉伸(shēn)产(chǎn)生了巨大的形变(biàn)。其实这些(xiē)星系本身并不是真的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极遥远的天(tiān)体(tǐ)和我(wǒ)们地球上的观测者(zhě)之(zhī)间。被一(yī)个质量超级巨大的天体遮挡(dǎng)，这(zhè)个超大质量的东西的引力，会使身后更遥(yáo)远星(xīng)系的光都发生了扭曲。这个现象就是引力透镜效应。这个巨(jù)大的(de)天(tiān)体可能是超大(dà)质量(liàng)的黑(hēi)洞或者是暗(àn)物质。

所以当人们对(duì)子弹星(xīng)系团观测的(de)时(shí)候，发(fā)现它的大质量区(qū)域(yù)并不是在(zài)中(zhōng)间，而是在两侧。所(suǒ)以最好的解释方法就是当星团发生全部(bù)的碰撞时，可被观测(cè)到的质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗(àn)物(wù)质则直接(jiē)通过了这个区域，并在两边形成(chéng)了引力透镜(jìng)。对子弹星(xīng)系(xì)团的引力透(tòu)镜(jìng)研(yán)究也被认为是暗物质存在的(de)迄(qì)今为止(zhǐ)最好的理(lǐ)论证(zhèng)据。

除此之外(wài)，还有来(lái)自(zì)宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇(yǔ)宙大(dà)爆炸开始(shǐ)，38万(wàn)年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地(dì)穿越在(zài)宇宙当中了。经过了130多亿年之(zhī)后，这些光在宇宙(zhòu)空间背(bèi)景上留(liú)下了各相同(tóng)性的微波辐射(shè)。其中红色的部分表示(shì)温(wēn)度较高的区域，蓝色则(zé)表示相对较冷(lěng)的(de)区域，但(dàn)实际上(shàng)它们(men)之间(jiān)的温差只有万分之一。

科学家们通过对前景(jǐng)背景(jǐng)分(fēn)离(lí)后(hòu)的二值图(tú)像进(jìn)行连(lián)通域提取(qǔ)和标记之(zhī)后发现，如果(guǒ)宇宙当中没有暗物质，图形看起来不应该是这样(yàng)的，而随着(zhe)暗物质(zhì)的(de)增加，一些峰值(zhí)的幅度(dù)会减小(xiǎo)，才变(biàn)得(dé)看起来“和谐(xié)”。为了匹(pǐ)配宇(yǔ)宙微(wēi)波背景辐射的测量值，我们需要的(de)暗物质大约是普(pǔ)通物质(zhì)的5倍(bèi)。这个数字与解(jiě)释星系当中恒(héng)星运动(dòng)所(suǒ)需要的暗(àn)物质比(bǐ)例(lì)是一致(zhì)的(de)。这就意味着(zhe)。

用了一个(gè)简单的(de)理论框架，就很好地解(jiě)释(shì)了(le)很多不(bù)同(tóng)的观测结果。而暗物(wù)质的(de)本质就(jiù)是宇宙当中存在着某(mǒu)种类型的粒子，它们不参与任何其他的电磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如(rú)果能(néng)够(gòu)找到这种粒子的(de)存(cún)在，就相当于找到了暗物质存在的实(shí)际证据。这种粒子到底是什么？科(kē)学家们已经(jīng)提出了数十种的假想(xiǎng)目标，而要寻找这些(xiē)不同的目标粒子(zi)所需要的实验方式(shì)也(yě)不(bù)相同。在过去的几十年当(dāng)中，人类为了寻找这些看不见、摸不到，几乎不会与常规物质(zhì)相互(hù)作(zuò)用的“暗物质”，科学家们已经进行了(le)超过50次的实验，却没有(yǒu)任何实质性的发现，除了(le)一个地方，意大(dà)利的格兰萨索山(shān)，隶属于阿尔卑(bēi)斯(sī)山脉(mài)。

在山(shān)下1400米处的地下矿井当中，藏着地球上最大(dà)的地学实(shí)验室(shì)，这个实验(yàn)室叫“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有(yǒu)一个三(sān)层楼高(gāo)的(de)探测(cè)器，一直致力于(yú)寻找暗物(wù)质(zhì)粒子的周期性(xìng)震荡。

自1997年(nián)以(yǐ)来，这里(lǐ)的科学家声称观(guān)测到了(le)某种信(xìn)号。经过了20多年的数据收集，人们发现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探(tàn)测率会(huì)在(zài)每年的6月份(fèn)达到(dào)峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到(dào)最低，而(ér)且(qiě)在20年当中(zhōng)每年都(dōu)是一样(yàng)。一些(xiē)科学(xué)家认为这可能是人类发现暗(àn)物(wù)质的(de)第一个直接(jiē)证据(jù)。

但是为什么(me)暗物(wù)质会产(chǎn)生(shēng)周期(qī)性(xìng)的(de)年度信号(hào)呢？刚才我们讲(jiǎng)了(le)太(tài)阳(yáng)系正在以220公(gōng)里/秒(miǎo)的(de)速度围绕着银河系进行移动，那么如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在以这样(yàng)的速度在(zài)穿越(yuè)着暗物质流，这个(gè)过程中会产生(shēng)相应的振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒的速(sù)度围绕太阳进行旋(xuán)转(zhuǎn)。所以有半年的时间，地球围绕太阳的(de)方(fāng)向与太(tài)阳环绕银河系(xì)的(de)方向是一(yī)致的，而另外半年则与(yǔ)之(zhī)相反。

而在6月(yuè)份的时候(hòu)，地球与(yǔ)太阳(yáng)的方向正好达到完全一(yī)致，这是理论上地球穿越暗物(wù)质(zhì)流最快的时(shí)段。而在11月份，又恰好达(dá)到了最慢(màn)值。尽管在实际的情(qíng)况中(zhōng)，太阳系(xì)相(xiāng)对银(yín)河系(xì)的平面呈现了60度的倾斜，但(dàn)是这并(bìng)不影(yǐng)响这个(gè)理论的有(yǒu)效性。

因此科学家认为这可以用来(lái)解释，研(yán)究人员们所观测(cè)到的周期性信号(hào)。当然也可能有其(qí)他的情(qíng)况，造成这种(zhǒng)年(nián)度(dù)周期信号(hào)的(de)差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤(rǎng)中的水分、高山上的积雪(xuě)，甚至连意大利游(yóu)客的数量也符(fú)合这个周期(qī)的规律(lǜ)。

所以，科学家们又在(zài)南半球(qiú)建立了一(yī)个(gè)几乎相(xiāng)同(tóng)的实验室，这里的季(jì)节与之前的实验(yàn)室(shì)正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗物(wù)质流的运动特征和第一个实验室是(shì)一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里可(kě)以(yǐ)得到相同的(de)信号，就可以成(chéng)为暗(àn)物质所(suǒ)存在的非常(cháng)有力的(de)证据了。但是(shì)由于(yú)这个实验室刚(gāng)刚建(jiàn)成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年(nián)，NASA将会发(fā)射一台新(xīn)的望(wàng)远镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主(zhǔ)镜大(dà)小跟哈勃望远镜(jìng)相同，但它(tā)的宽(kuān)视场仪器提供的视野是哈(hā)勃红外仪器(qì)的100倍。南希格雷(léi)斯罗(luó)曼太空望远镜其中一个关键的用途(tú)就(jiù)是探(tàn)索(suǒ)暗(àn)物质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只(zhǐ)能(néng)拭目以待了。费(fèi)米(mǐ)实验室粒(lì)子天(tiān)体(tǐ)物(wù)理中心的科(kē)学家丹琥(hǔ)珀和贾(jiǎ)森斯(sī)特芬研究发现，如(rú)果(guǒ)暗物质(zhì)存在，它(tā)们(men)极有可能拥(yōng)有另一(yī)种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这种暗物质效应，会(huì)支持宇(yǔ)宙(zhòu)当中生命的诞生(shēng)，或者说(shuō)是生命进(jìn)化的一个(gè)重要因(yīn)素。

如果这(zhè)一理论(lùn)得到进一步的证实，那么遍(biàn)布宇宙当中的(de)暗物(wù)质会不会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的(de)行星(xīng)上，暗物质正在通(tōng)过这样的(de)效应(yīng)创造生命。当然，这些推(tuī)论的大前(qián)提是要(yào)先找到暗物(wù)质(zhì)存在的(de)实际(jì)证(zhèng)据。那么小伙伴们，你(nǐ)们(men)觉得暗物质到底存不存在呢？喜欢请点(diǎn)赞，你的支持(chí)是我更新(xīn)的动力！

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